1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫГИДРАВЛИКИ
Гидравлическаясистема управления играет очень важную роль в обеспечении нормальной работы автоматической трансмиссии.Без гидравлической системы невозможна ни передача мощности, ниавтоматическое управление трансмиссией.Рабочая жидкость обеспечивает смазку, переключение передач, охлаждение исоединение трансмиссии с двигателем. При отсутствии рабочей жидкости ни одна из этих функций не будет выполняться. Поэтомуперед детальным изучением работыфрикционов и тормозов автоматической трансмиссии необходимо изложитьосновные положения гидравлики.
Гидравлический«рычаг» (Закон Паскаля)
Вначале 17-го века французский ученый Паскаль открыл закон гидравлического рычага. Проведя лабораторные исследования, онвыяснил, что сила и движение могут передаваться посредством сжатой жидкости.Дальнейшие исследования Паскаля с использованием грузов и поршней различнойплощади показали, что гидравлические системыможно использовать в качестве усилителей,а соотношения между силами и перемещениями в гидравлической системе подобнысоотношениям сил и перемещений в рычажной механической системе.
/>
ЗаконПаскаля гласит:
«Давлениена поверхности жидкости, вызванное внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях». Вправом цилиндре (рис. 6-1) создается давление пропорциональное площади поршня иприложенному усилию. Если к поршню приложено усилие 100 кг, а его площадь -10см2, то созданное давление будет равно 100 кг/10 см2=10кг/см2. Вне зависимости от формыи размеров системы давление жидкости распределяется равномерно. Другимисловами, давление жидкости одинаково во всех точках.
Естественно, если жидкостьне сжимать, то давление создаваться не будет. К этому могут привести, например,утечки через уплотнения поршня. Поэтомууплотнение поршня играет важную роль в обеспечении нормальной работы гидравлическойсистемы.
Необходимо отметить, что,создав давление 10 кг/см2, можно перемещать груз массой 100 кг,прикладывая к другому поршню (меньшего диаметра) усилие всего 10 кг.Приведенный закон очень важен, так как он используется при управлении фрикционнымимуфтами и тормозами.
1.2.ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АКПП
Рассмотримтеперь, принципы работы элементов, входящих в состав гидравлической части системы управленияАКПП.
Рассмотрим, каким образомпроисходит формирование, регулирование и изменениеразличных давлений, используемых в системе управления автоматических коробок передач, назначение ипринципы работы других клапанов, ихвзаимодействие при переключении передач. Кроме того, будет показано, каким образом осуществляется управлениекачеством переключения. В заключении рассмотрим принципы работы системысмазки, охлаждения ATF и управления блокировочной муфтой гидротрансформатора.
Потокжидкости в АКПП создается насосом, расположенным в передней части картера трансмиссии между гидротрансформатором и коробкойпередач. Обычно, насос приводитсянепосредственно от двигателя через корпус гидротрансформатора иприводную втулку (рис.6-3). Основная задача насоса -обеспечение независимо отрежима работы двигателя непрерывным потоком ATF всех обслуживаемых систем.
Для управления коробкойпередач ATF от насоса через систему клапанов подводится к исполнительным элементам управления тормозами и блокировочными муфтами. Все это, вместе,называется гидросистемой управления АКПП. К элементам гидросистемыотносятся насосы, гидроцилиндры, бустеры, поршни, жиклёры, гидроаккумуляторы иклапаны.
Впроцессе развития гидросистема претерпела значительные изменения, в основном с точки зрения выполняемых функций. Первоначально, онаотвечала за все процессы, происходящие в АКППво время движения автомобиля. Она формировала все необходимые давления,определяла моменты переключения передач, отвечала за качество переключения ит.п. Однако, с момента появления наавтомобилях электронных блоков управления, гидросистема утратила часть своих функций в управлении АКПП. В настоящее времябольшая часть управляющих функции АКППпереданы электронному блоку управления, а гидросистема используетсятолько лишь в качестве исполнительного элемента.
Передтем, как приступить к изучению принципов работы гидравлической части системы управления, познакомимся с основами работы наиболеечасто используемых в ней гидравлическихэлементов.
Гидросистемы автоматическихкоробок передач схожи, поскольку все они состоятиз одних и тех же элементов. Даже в самой современной АКПП с электронным блокомуправления используется гидросистема, мало, чем отличающаяся по составу элементов от АКПП с чисто гидравлическойсистемой управления.
Любуюгидравлическую систему управления АКПП упрощенно можно представить в виде системы, состоящей изрезервуара (поддона), насоса, клапанов,соединительных каналов (магистралей) и устройств, преобразующих гидравлическуюэнергию в механическую (гидропривод) (рис.6-2).
/>
1.2.1. РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ATF
Длянормальной работы гидросистемы необходимо, чтобы в резервуаре постоянно находился определенный уровень ATF. Функцию резервуара в АКППлегковых автомобилей, как правило, выполняет поддон или картер трансмиссии.
Поддон через трубку щупа дляизмерения уровня ATF или сапун соединяется сатмосферой. Соединение с атмосферой необходимо для нормальной работы насоса и манжетных уплотнений. Вовремя работы насос создает во всасывающей магистрали разряжение, врезультате чего ATF из поддона под действиематмосферного давления поступает через фильтр во всасывающую магистраль насоса.
Если роль резервуара ATF выполняет поддон, то внутринего располагается постоянный магнит (иногдаон находится внутри сливной пробки) для улавливания железных продуктовизноса.
1.2.2. НАСОС
Созданиенепрерывного потока жидкости, а также давления, в гидросистеме АКПП осуществляется с помощьюнасоса. Однако следует отметить,что насос непосредственно не формирует давление. Давление возникает только в том случае, если вгидросистеме имеется сопротивление потокужидкости. Первоначально ATF свободно заполняет систему управления АКПП. Только после полногозаполнения в гидросистеме из-за наличия тупиковых каналов начинает формироваться давление.
Обычно, насосы располагаютмежду гидротрансформатором и коробкой передачи приводят через корпус гидротрансформатора и приводную втулку (рис.6-3)непосредственно от коленчатого вала двигателя. Таким образом, если двигатель неработает, то насос не может создавать давление в гидросистеме управления АКПП.
Внастоящее время в трансмиссиях с автоматическими коробками передач используютсянасосы, следующих типов:
• шестерёнчатого;
• трохоидного;
• лопастного.
/>
Принципработы насосов шестерёнчатого и трохоидного типов весьма схож. Эти насосы относятся к насосам постоянной производительности. Заодин оборот коленчатого вала двигателя они поставляют в гидросистему постоянныйобъём жидкости, независимо от режима работыдвигателя и потребностей гидросистемы. Поэтому, чем выше частотавращения двигателя, тем большее количество ATF за единицу времени поступает в гидросистему управления АКПП, и наоборот, чемниже частота вращения двигателя, тем меньший объём ATF за единицу времени попадаетв гидросистему. Таким образом, режим работы таких насосов никак не учитываетпотребностей самой системы управления в количестве ATF, необходимой для управления переключениями, подпитки гидротрансформатораи т.п. В результате в случае малой потребности ATF, большая часть подаваемого насосом в гидросистему жидкости, будет сливатьсячерез регулятор давления обратно вподдон, что приводит к лишним потерям мощности двигателя и снижению топливно-экономических показателейавтомобиля. Но при этом насосы шестерёнчатого и трохоидного типа имеютдостаточно простую конструкцию и надежны вэксплуатации.
Лопастные насосы позволяютрегулировать объём ATF, подаваемой насосом вгидросистему за один оборот двигателя, в зависимости от режима работысистемы управления АКПП. Так при запуске двигателя, когда необходимо заполнить трансмиссионной жидкостью все каналы иэлементы гидросистемы, или во время переключения передачи, когдапроисходит заполнение жидкостью гидроцилиндра или бустера, система управлениянасосом обеспечивает его максимальнуюпроизводительность. При равномерном же движении без переключенияпередач, когда ATF расходуется только лишь на подпитку гидротрансформатора, смазку и компенсацию утечек, производительность насосаимеет минимальную величину.
Насосшестерёнчатого типа
Шестерёнчатыйнасос состоит из двух зубчатых колес, установленных в корпусе (рис.6-4). Существует дверазновидности шестерёнчатых насосов: с внешним ивнутренним зацеплением зубчатых колес. В автоматических коробках передач используется, как правило, шестерёнчатыенасосы с внутренним зацеплением.Ведущей шестерней является внутреннее зубчатое колесо, которое, как ужеотмечалось, приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя. Работа насоса похожа на работу зубчатой передачи свнутренним зацеплением. Но только в отличие от простой зубчатой передачи внасосе устанавливается делитель(рис.6-4), который по своей форме очень похож на полумесяц. Назначениеделителя — предотвратить утечку жидкости из зоны нагнетания.
Привыходе зубьев из зацепления объём между зубьями колес увеличивается, что приводит к появлению в этом месте зоныразряжения, поэтому к этому месту подводитсявсасывающая магистраль насоса. Поскольку давление в зоне разряженияменьше атмосферного, то ATF выталкивается из поддона во всасывающуюмагистраль насоса.
/>
Вместе, где зубья шестерён начинают входить в контакт, пространство между зубьями начинает уменьшаться, из-за чего возникает зонаповышенного давления, поэтому в этом месте располагается выходное отверстие,соединенное с напорной магистралью насоса.
Насострохоидного типа
Принципработы насоса трохоидного типа точно такой же, как и у шестерёнчатого, но только вместо зубьев внутренний и внешнийроторы имеют кулачки специального профиля(рис.6-5). Кулачки спрофилированы таким образом, что отпадает необходимость в установке делителя, без которогоне могут работать шестерёнчатые насосыс внутренним зацеплением зубчатых колес.
Внутренний ротор, являющаясяведущим элементом, с помощью кулачков вращаетвнешний ротор. Насосная камера формируется между кулачками и впадинами роторов. При вращении кулачки выходят извпадин, и камера увеличивается,создавая при этом зону разряжения. В дальнейшем кулачки внешнего и внутреннего роторов вновь входят вконтакт, постепенно уменьшая объём камеры. В результате чего жидкостьвытесняется в напорную магистраль (рис.6-5).
/>
Насослопастного типа
Типичный лопастной насоссостоит из ротора, лопаток и корпуса (рис.6-6). Ротор имеет радиальные прорези, куда устанавливаются лопатки насоса. Привращении ротора лопатки могутсвободно скользить в его прорезях.
Роторприводится во вращение двигателем через корпус гидротрансформатора. Вращение ротора вызывает действие налопатки центробежной силы, которая прижимает их кцилиндрической поверхности корпуса.Таким образом, между лопатками формируется насосная камера.
Ротор размещен вцилиндрическом отверстии корпуса насоса с некоторым эксцентриситетом, поэтому нижняя часть ротора расположена ближе к цилиндрическойповерхности корпуса насоса (рис.6-6), а верхняя часть — дальше. При выходе лопаток из зоны, где ротор расположенближе к корпусу насоса, в насосной камере возникает разряжение. Врезультате ATF из поддона под действием атмосферного давления выталкивается внапорную магистраль. При дальнейшемповороте ротора, после прохождения точки максимального удаления ротораот цилиндрической поверхности корпуса, насосная камера начинает уменьшаться.Давление жидкости в ней увеличивается, и далее ATF под давлением попадает внапорную магистраль.
/>
Такимобразом, чем больше эксцентриситет ротора по отношению к цилиндру корпуса насоса, тем выше производительность насоса.Очевидно, что в случае нулевогоэксцентриситета производительность насоса будет также нулевой.
Вавтоматических коробках передач используются усовершенствованные версиилопастных насосов, обеспечивающие переменную производительностью при постояннойчастоте вращения двигателя. В отличие от лопастного насоса постоянной производительности здесь в корпус насоса установленоподвижное кольцо, внутри которого и размещается ротор с лопатками (рис.6-7).
Подвижноекольцо имеет одну шарнирную опору, относительно которой оно может поворачиваться, и изменять, такимобразом, положение относительно ротора. Это обстоятельство дает возможность увеличивать или уменьшатьэксцентриситет между подвижным кольцом и ротором, и, следовательно, соответствующим образом изменять производительность насоса.
Внутри ротора находитсяопорное кольцо лопаток, которое ограничивает перемещениелопаток внутрь ротора (рис.6-7). Кроме того, оно обеспечивает прижатие лопаток к цилиндрической поверхностиподвижного кольца в тех случаях, когдачастота вращения ротора мала и центробежной силы не достаточно для того, чтобы обеспечить должнуюгерметичность между торцами лопаток и цилиндрической поверхностьюподвижного кольца.
/>
Еслидвигатель не работает, то подвижное кольцо за счет действия возвратной пружины находится в крайнем левом положении (рис.6-7а).В таком положении эксцентриситет между подвижным кольцом и ротором имеет самую большую величину, что обеспечивает максимальнуюпроизводительность насоса, необходимуюдля запитывания всей гидросистемы трансмиссионной жидкостью во время запуска двигателя.
Послезапуска двигателя лопастной насос переменной производительности работает точнотак же, как и простой лопастной насос.
Большинствоэксплуатационных режимов движения автомобиля не требуют от насоса максимальной производительности, поэтому логично натаких режимах уменьшать объём ATF, подаваемой насосом в гидросистему АКПП. Для этого, обычно, впространство между корпусом насоса и подвижным кольцом подают управляющее давление (рис.6-7), таким образом,чтобы сила давления переместилаподвижное кольцо в сторону уменьшения эксцентриситета. Уменьшениеэксцентриситета между подвижным кольцом и ротором приводит к снижению производительности насоса и,следовательно, снижает потребную мощностьна привод насоса. Насос будет иметь минимальную производительность, когда подвижное кольцо при повороте относительно шарнирной опоры займет крайнее правое положение. Вслучае снижения давления управления,подвижное кольцо под действием возвратной пружины начинает перемещаться в обратном направлении, увеличиваятем самым величину эксцентриситета ипроизводительность насоса.
В процессе работы насосавсегда возникают утечки, поэтому ATF может скапливаться в полостиобразованной подвижным кольцом и правой частью корпуса насоса. Наличие вэтой полости ATF может привести к возникновению давления,которое будет препятствовать перемещению подвижного кольца. Поэтому эту полость соединяют со сливноймагистралью с тем, чтобы просочившаяся туда ATF сливалась в поддон и немешала перемещению подвижного кольца.
Управлениепроизводительностью лопастного насоса осуществляет регулятор давления (рис.6-8), который впроцессе движения автомобиля соответствующим образомформирует управляющее давление, корректируя при этом производительность насоса.
/>
1.2.3. КЛАПАНЫ
КаждаяАКПП имеет клапанную коробку, в которой расположены всевозможные клапаны, выполняющие в составегидравлической части системы управления различные функции. Все многочисленныеклапаны можно разделить по ихфункциональному назначению на две группы:
• клапаны, регулирующие давление;
• клапаны, управляющие потоками ATF.
Вгидросистемах АКПП с электронным блоком управления активно используются электромагнитные клапаны(соленоиды), которые позволяют достаточно точно управлять фрикционнымиэлементами управления, учитывая при этом разнообразные условия эксплуатации автомобиля. Кроме того, использование соленоидов значительно упрощаетконструкцию клапанной коробки.
Принципработы клапанов
Большинствоклапанов, используемых в системах управления АКПП, представляют собой клапаны золотникового типаи несколько напоминают катушку(рис.6-9). Клапан имеет, как минимум, два пояска, с помощь которых образуется кольцевая канавка.
/>
Клапанперемещается внутри отверстия втулки. При этом пояски перекрывают то или иное отверстие во втулкеклапана. Давление, действующее наторцы клапана, совместно с пружиной определяют его положение относительно отверстий. В клапанных коробкахАКПП можно найти множество вариантовисполнения клапанов золотникового типа. Некоторые, наиболее простые, имеют только одну кольцевую канавкуи управляют только одним отверстием,в то время как другие клапаны могут иметь четыре и более кольцевых канавок и отверстий. Пружина чащевсего устанавливается только с одного торца клапана, и при отсутствии давлениясмещает клапан в одно из предельныхположений.
Торцыпоясков, образующих кольцевые канавки, не всегда имею одинаковый диаметр. Разные диаметры торцевыхповерхностей поясков позволяют формировать силы,действующие на клапан, различной величины, посколькусогласно основному закону гидравлики сила давления, действующего на какую-либо поверхность прямо пропорциональнаплощади этой поверхности. С помощью поясков различного диаметра такжеможно осуществлять управление положениемклапана относительно отверстий. При равном давлении клапан будет перемещаться в сторону действия той силы, котораяформируется на большей площади(рис.6-10).
/>
Вклапанах часто используются пружины, обеспечивающие дополнительную силу, направление которой может совпадать или несовпадать с направлением суммарнойсилы давления жидкости на торцы клапана (рис.6-9). В большинстве случаев, спомощью пружин осуществляется согласование работы клапанов с характеристиками автомобиля, на которомиспользуется данная трансмиссия. Это позволяет использовать одну и туже трансмиссию на различных автомобилях,отличающихся друг от друга как по массе, таки по мощности двигателя. Для каждого клапанаподбирается пружина вполне определенной жёсткости и длины.
Большинствопружин, используемых в одной и той же клапанной коробке, не взаимозаменяемы и, поэтому их использованиев других клапанах не допустимо.
Клапаны,регулирующие давление
Клапаны, регулирующиедавление, предназначены для формирования в гидросистемедавления, пропорционального тому или иному параметру состояния автомобиля (скорости автомобиля, углу открытия дроссельнойзаслонки и др.), или для поддержаниядавления в переделах заданной величины. В автоматических коробках передач используется два типа таких клапанов: регуляторы давления и предохранительные клапаны.
Принципдействия регулятора давления
Регулятордавления представляет собой комбинацию клапана золотникового типа и пружины. Подбирая соответствующимобразом характеристики пружины можно задаватьвеличину давления, формируемого данным клапаном. Если регулятор давления установлен в магистрали сразуже после насоса, то, как уже отмечалось выше,формируемое им давление называетсядавлением основной магистрали или рабочим давлением.
Принципработы регулятора давления достаточно прост. На один торец клапана действует пружина, а к другому подводится давление (рис.6-11).
/>
В начальный момент клапанпод действием пружины находится в крайнем левомположении. В таком положении он открывает входное отверстие и перекрывает своим левым пояском выходноеотверстие. При поступлении в клапанжидкости, в кольцевой канавке и в левой полости клапана начинает формироватьсядавление, которое создает на левом торце клапана силу, пропорциональнуювеличине формируемого давления и площади торца клапана. Как только, сила давления достигнет величины, способной деформировать пружину, клапан начнет перемещаться вправо,открывая при этом выходное отверстие и перекрывая входное отверстие. Врезультате ATF устремится в выходное отверстиеи давление в клапане начнет уменьшаться. Сила давления на левый торец клапана уменьшается, и клапан поддействием пружины начнет перемещатьсявлево. Выходное отверстие перекрывается, а входное вновь откроется.Давление в клапане опять возрастет, и процесс повторится вновь. Результатомтакой работы клапана будет определенное устойчивое давление в выходноймагистрали. Величина этого давления определяется, прежде всего, жёсткостью пружины. Чем жестче пружина, тем вышедавление в выходной магистрали.
Внекоторых регуляторах давления к клапану со стороны пружины подводится дополнительно давление, например,пропорциональное углу открытия дроссельной заслонки,что позволяет получать на выходе давление основной магистрали, зависящее уже и от режима работы двигателя. Бывают и более сложныесхемы регулирования давления в основной магистрали.
Электромагнитные клапаны(соленоиды) регулирования давления
Всистемах управления с электронным блоком управления для регулирования давления в основной магистралииспользуются PWM-соленоиды илипо-другому Duty Control-соленоиды (рис.6-12).
/>
Дляуправления такими соленоидами электронный блок непрерывно посылает сигналы определённой частоты. Управление заключается визменении времени включенного состояниясоленоида по отношению ко времени выключенного состояния при неизменнойчастоте сигнала, в зависимости угла открытиядроссельной заслонки, скорости автомобиля и других параметров. При этом клапан соленоида постоянно находится вциклическом режиме «Вкл»-«Выкл». Такой способ регулирования давленияпозволяет весьма точно формировать давлениев системе управления в зависимости от параметров движения автомобиля.
Предохранительныйклапан
Назначениепредохранительного клапана заключается в предохранении магистрали, в которой он установлен, от чрезмерно высокого давления. Вслучае, когда давление превыситопределенную величину, сила давления, действующая на клапан, сжимает его пружину, и клапаноткрывается, соединяя при этом магистральсо сливом в поддон (рис.6-13). Давление в магистрали и, следовательно, сила давления быстро уменьшаются, ипружина вновь закроет клапан.
Отсутствиепредохранительного клапана может приводить к нежелательным последствиям, как, например, разрушениеуплотнений, появлению утечек ит.п. Поэтому в гидроситеме управления АКПП, как правило, используется несколько предохранительныхклапанов.
Предохранительные клапаныбывают двух типов: тарельчатые (рис.6-13) и шариковые(рис.6-14).
/>
Клапаны,управляющие потоками жидкости
Клапаны,управляющие потоками жидкости или клапаны переключения, направляют ATF из одного канала в другой. Эти клапаны открывают или закрывают проходы в соответствующие магистрали. Вавтоматических коробках передачиспользуется несколько типов клапанов переключения.
Одноходовыеклапаны
Эти клапаны управляютпотоком жидкости в одной магистрали (рис.6-15). Одноходовой клапан очень похож на предохранительный клапан, заисключением того, что при открытии клапана ATF попадает не в поддон, а вкакую-то магистраль. Пока, давление недостигнет определенной величины, пружина подпирает шарик и не позволяет,таким образом, жидкости перемещаться по магистрали,где установлен этот клапан. При определенном давлении, которое такжеопределяется жёсткостью пружины, клапан открывается и ATF попадает в магистраль (рис.6-15а). Движение жидкости черезклапан будет происходить до тех пор,пока давление не станет меньше заданной пружиной величины. Движение жидкости в обратном направлении черезодноходовой клапан невозможно.
Второй тип одноходовогоклапана — клапан, в котором сила пружина замененасилой тяжести. Принцип работы такого клапана точно такой же, как и одноходового клапана с пружиной, но только силапружины заменена силой тяжестисамого шарика.
/>
Двухходовыеклапаны
Двухходовойклапан управляет потоками жидкости одновременно в двух магистралях, направляя поток ATF в выходную магистраль либоиз левой входной магистрали, либо из правойвходной магистрали (рис.6-16).
Припоступлении жидкости из правой входной магистрали шарик перекатывается и садится в левое седло клапана, перекрывая темсамым доступ жидкости в левую входную магистраль (рис.6-16а). ATF из правой входной магистрали через клапан направляется в выходнуюмагистраль. В случае, если жидкостьподводится к клапану через левую входную магистраль, шарик перекрывает правую входную магистраль (рис.6-16б),обеспечивая тем самым доступ ATF из левой входной магистрали в выходную магистраль.
/>
Шарикиклапанов, управляющих потоками жидкости обычно изготавливаются из стали, но в некоторых АКППиспользуются шарики, изготовленныеиз резины, нейлона или композитного материала. Стальные шарики обладают большей износостойкостью, новызывают больший износ седла клапана.Шарики, изготовленные из других материалов, меньше изнашивают седла клапана, но больше изнашиваются сами.
Клапан выбора режима (ManualValve)
Клапанвыбора режима (рис.6-17), является одним из основных управляющих элементов в гидравлической системе АКПП.
/>
Этотклапан имеет механическую связь с рычагом селектора режимов, установленного в салоне автомобиля.Перемещение селектора через механическуюсвязь передается клапану выбора режима, каждое положение которого фиксируется с помощью специального механизма — гребёнки, поджимаемой пружинным фиксатором (рис.6-18).
/>
Основная задача клапанавыбора режима распределить поток ATF таким образом, чтобы жидкостьподводилась только к тем клапанам переключения, которые используются длявключения разрешенных в данном режиме передач. К клапанам переключения передач,включение которых запрещено в выбранном режиме, ATF не подводится (рис.6-19).
/>
Клапаны,формирующие вспомогательные давления
Основнымипараметрами состояния автомобиля, по соотношению которых в АКПП определяются моменты переключенияпередач, являются скорость движения автомобиля изагруженность двигателя, определяемая углом открытия дроссельной заслонки и оборотами коленчатого вала. В чистогидравлических системах управления для определения этих двух параметровформируются соответствующие давления,для чего используется давление основной магистрали, которое подводится к соответствующему клапану, на выходе из которого,в зависимости от назначения клапана, формируется либо давление пропорциональное скорости движения автомобиля, либодавление пропорциональное степениоткрытия дроссельной заслонки.
Дляполучения давления, зависящего от загруженности двигателя, используется клапан-дроссель, который, чаще всего располагается вклапанной коробке. Управление этим клапаномна различных моделях АКПП осуществляется двумя различными способами. Всоответствии с первым способом используется механическаясвязь между дроссельной заслонкой двигателя и клапаном-дросселем. В качестве механической связи можетиспользовать либо трос, либо система тяг и рычагов. Во втором способе дляуправления клапаном-дросселем используется вакуумный модулятор. Модулятор спомощью трубки соединен с задроссельнымпространством впускного коллектора двигателя. Степень разряжения во впускном коллекторе и являетсязадающим параметром для получения давления, пропорционального степенизагруженности двигателя. Чем выше загрузкадвигателя, тем выше давление, которое формирует клапан-дроссель. Часто давление клапана-дросселя называю TV-давлением, что происходит от английскогословосочетания «Throttle Valve pressure».
Дляполучения давления, пропорционального скорости движения автомобиля, используются скоростныерегуляторы давления, принцип работы которых аналогичен принципу работы центробежного регулятора. Привод скоростного регулятора давления осуществляется механическим путеми весьма схож с механическим приводомспидометра. Устанавливается скоростной регулятор,как правило, на выходном валу коробки передач, и он устроен таким образом, что с увеличением частоты вращениявыходного вала АКПП, увеличивается и формируемое скоростным регуляторомдавление.
Давлениеклапана-дросселя и скоростного регулятора подводится к клапанам переключения передач. Соотношение этих давлений,действующих на торцы клапанов переключения, и определяет моменты переключенияпередач в АКПП с чисто гидравлической системой управления.
Всовременных трансмиссиях с электронными блоками управления необходимость формирования TV-давления и давления скоростного регулятора отпала. Теперь для определения положения дроссельной заслонкидвигателя и скорости автомобиля используютсясоответствующие электрические датчики. Сигналы этих датчиков поступают вэлектронный блок управления, где на основе анализаих сигналов, а также сигналов ряда других датчиков, вырабатывается определенноерешение и выдается сигнал на соответствующий соленоид.
Клапаныпереключения
Клапаны переключенияпредназначены для управления переключением передач(рис.6-20).
В чистогидравлических системах управления моменты переключения определяются соотношением TV-давления и давленияскоростного регулятора. Поэтому к одномуторцу клапана подводится давление клапана-дросселя, а к другому давление скоростного регулятора(рис.6-20). В зависимости от соотношенияэтих давлений клапан может занимать крайнее нижнее положение (передачавыключена) или крайнее верхнее положение (передача включена). С помощьюпружины, действующей на торец клапана со стороны подвода TV-давления, можно осуществлять корректировку моментов включения ивыключения передачи. Кроме того,пружина при отсутствии в гидросистеме давления удерживает клапанпереключения в положении, соответствующему выключению передачи.
/>
Рассмотримпринцип работы клапана переключения несколько подробнее. В начальный момент суммарная сила упругостипружины и давления клапана-дросселя, действующая на правый торец клапана,больше силы давленияскоростного регулятора, которая приложена к левому торцу клапана (рис.6-21а).Это обстоятельство определяет крайнее левое положение клапана. При этом клапан своим правым пояскомперекрывает отверстие подвода давления основноймагистрали и не позволяет, таким образом, жидкости пройти через клапан и попасть в гидропривод фрикционногоэлемента управления АКПП.
/>
Кактолько сила давления скоростного регулятора, в результате роста скорости автомобиля, станет больше суммарной силы пружины и силыдавления клапана-дросселя, так сразу жеклапан переместится в крайнее правое положение (рис.6-21 б). При этом основная магистраль через клапан переключения соединяется с магистралью подвода давления вбустер фрикционного элемента управления, в результате чего начнетсяпроцесс переключения передачи.
1.2.4. КЛАПАННАЯ КОРОБКА
Большаячасть клапанов системы управления АКПП расположено в клапанной коробке (рис.6-22). Корпусклапанной коробки чаще всего изготавливается из алюминиевогосплава. Клапанная коробка с помощью болтов крепитсяк картеру АКПП.
Вкорпусе клапанной коробки имеются многочисленные каналы весьма причудливойформы. В некоторых таких каналах устанавливаются одноходовые шариковые клапаны. Кроме того, на торцевыхповерхностях имеются отверстия для установки в нихдеталей многочисленных клапанов. Большинство клапанных коробок состоит из двух или трех частей, которые стягиваются между собой болтами,а между ними устанавливают сепараторные (разделительные) пластины с прокладками. Часть каналов гидросистемы, а иногдаи часть клапанов располагаются в картере АКПП. Сепараторные пластины имеютбольшое количество калиброванных отверстий (жиклёров), через которыеосуществляется сообщение между различными частями клапанной коробки.
/>
/>
1.2.5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕМАГИСТРАЛИ
Насос всасывает ATF из поддона, который затем, пройдя регулятор давления, попадает вклапанную коробку. В клапанной коробке происходит распределение потока жидкости к соответствующим сервоприводам, с помощьюкоторых и осуществляется управлениефрикционными муфтами и тормозами. Крометого, часть жидкости из регулятора давления подается в систему подпитки и управления блокировочной муфтойгидротрансформатора. После гидротрансформатора ATF попадает в системуохлаждения, затем используется в системесмазки АКПП и вновь попадает в поддон.
Для обеспечения нормальнойциркуляции ATF в описанном контуре используютсяспециальные каналы. В валах также имеются отверстия для подвода ATF в бустеры фрикционныхэлементов управления и к трущимся поверхностямдля обеспечения их смазки.
1.2.6 ГИДРОЦИЛИНДР
Гидроцилиндр — этоисполнительный механизм системы управления АКПП. Эти механизмы преобразовывают давление трансмиссионной жидкости вмеханическую работу, обеспечивая тем самым, включение и выключение фрикционных элементов управления.
/>
Давление жидкости создаетсилу на поверхности поршня гидроцилиндра, котораявызывает перемещение поршня (рис.6-24). Величина этой силы пропорциональна площади поршня и давлению,действующего на поршень.
Термингидроцилиндр, как правило, относится к механизму, который используется для включения ленточноготормоза (рис.6-25а). Если же речь идет о включениидискового тормоза или блокировочной муфты, то используется термин «бустер»(рис.6-25б), который представляет собой кольцевое пространство, куда подается ATF.
/>
1.2.7. ЖИКЛЁРЫ ИГИДРОАККУМУЛЯТОРЫ
Второйосновной задачей любой системы управления АКПП, после определения моментов переключения передач, является задачаобеспечение требуемого качества самихпереключений. Иными словами система управления АКПП должна так управлять переключениями, чтобы исключить слишком длительное скольжение фрикционных элементов, нопри этом и не слишком быстро их включать, иначе, пассажиры будут ощущатьво время переключения передач толчки. Всеэти моменты, связанные с качеством переключения передач, обуславливаютсяскоростью изменения давления в гидроприводах фрикционных элементов управленияАКПП. Если давление в гидроприводе нарастает слишком быстро, то во время переключения передачи будет ощущаться толчок. При слишком медленном нарастании давления фрикционныеэлементы будут слишком долгоскользить, что отражается неоправданным увеличением оборотов двигателя, и, кроме того, отрицательно сказываетсяна долговечности фрикционныхэлементов.
Поэтомув системе управления любой АКПП можно найти элементы, отвечающие за качество переключения передач.К таким элементам относятся жиклёрыи гидроаккумуляторы, которые используются в настоящее время в каждой модели АКПП, независимо отиспользуемой на ней типа системы управления (чисто гидравлическая или электрогидравлическая). Еслиуправление АКПП осуществляется с помощью электронного блока управления, то закачество переключения дополнительно отвечает ещеи сам блок управления, который во время переключения передачи соответствующимобразом изменяет давление в основной магистрали. Кроме того, в некоторыхмоделях АКПП используются специальные соленоиды, назначение которых — обеспечение требуемого качества переключенияпередач.
Жиклёры
Жиклёр — это резкоелокальное уменьшение площади поперечного сечения канала (рис.6-26). Жиклёрсоздает дополнительное сопротивление для движения жидкости, что позволяет,например, снизить скорость заполнения жидкостью гидроцилиндра или бустера фрикционного элемента управления.
/>
Из-зарезкого изменения поперечного сечения канала жидкость не может свободно проходить через жиклёр, и поэтому состороны насоса создается повышенное давления, а зажиклёром формируется более низкое давление. Если за жиклёром нет тупика, т.е. жидкость может свободно двигаться дальше, тов канале возникает перепад давлений.Если же после жиклёра имеется тупик в виде гидроцилиндра или бустерафрикционного элемента управления (рис.6-27), то давление по обе стороны жиклёрапо истечении некоторого времени постепенно станетодинаковым.
/>
Жиклёрыиспользуются в гидросистемах управления АКПП для обеспеченияплавного нарастания давления или управления расходом жидкости. Как правило,жиклёры устанавливаются перед гидроцилиндром или бустером фрикционных элементов управления АКПП, где онисовместно с гидроаккумуляторамиформируют требуемый закон нарастания давления. Поэтому при включении фрикционного элемента управления жиклёры играютвесьма существенную роль. Однако, для того, чтобы процесс переключения передачи проходил с высоким качеством (беззаметных толчков автомобиля и повышенного скольжения во фрикционныхэлементах управления), необходимо быстросбрасывать давление в гидроприводе выключаемого элемента управления. Наличие же в канале жиклёра непозволяет это сделать, поэтому в схемахуправления АКПП иногда к гидроприводу подводятся два канала (рис.6-28).
В одном каналеустанавливается жиклёр, а во втором шариковый клапан одностороннего действия. Во время включения фрикционного элементадавление жидкости, подводимой из основной магистрали, прижимает шарик к седлуклапана (рис.6-28а). В результатежидкость попадает в гидропривод только через жиклёр, и формирование давления происходит по заданномузакону. В случае выключенияфрикционного элемента гидропривод соединяется со сливной магистралью, поэтому давление отжимает шарикклапана одностороннего действия (рис.6-28б), и жидкость вытекает по двумканалам, что значительно увеличиваетскорость его опорожнения.
/>
/>
Жиклёры,как правило, располагаются в сепараторной пластине клапанной коробки, и представляют собой отверстия вполнеопределенного диаметра (рис.6-29).
Гидроаккумуляторы
Гидроаккумуляторпредставляет собой обычный цилиндр с подпружиненным поршнем, который устанавливается параллельно гидроцилиндру или бустеру фрикционногоэлемента управления АКПП, и его задачейявляется снижение скорости нарастания давления в гидроприводе. В настоящее время используются два типааккумуляторов: обычные и управляемые клапаном.
В случае использованияобычного гидроаккумулятора (рис.6-30), процесс включения любого фрикционногоэлемента можно разделить на четыре этапа (рис.6-31):
• этап заполнения цилиндра или бустера;
• этап перемещения поршня;
• этап неуправляемого включения фрикционного элемента;
• этап управляемого включения фрикционного элемента.
После того, как клапан переключенияпереместится и соединит основную
магистраль с каналом подводадавления в гидропривод фрикционного элемента управленияАКПП, жидкость начинает заполнять цилиндр или бустер (этап заполнения).По окончании этого этапа поршень гидропривода под действием давления начинает перемещаться, выбирая при этомзазор во фрикционном элементе (этап перемещения поршня). Присоприкосновении поршня с пакетом фрикционныхдисков поршень останавливается и начинает сжимать пакет фрикционныхдисков. Причем, поскольку перемещение поршня прекратилось, то давление вгидроцилиндре или бустере, практически мгновенно изменяется до некоторой величины, которая определяетсяжёсткостью и величиной предварительнойдеформацией пружины гидроаккумулятора.
Следует отметить, чтожёсткость и предварительная деформация пружины подбираются таким образом, чтобына первых трех этапах работы поршень гидроаккумулятораоставался неподвижным. После того, как давление в гидроприводе и,следовательно, в гидроаккумуляторе достигнет величины, при которой сила давления на поршеньгидроаккумулятора, будет способна преодолетьсилу пружины, начнется заключительный, этап управляемого включенияфрикционного элемента. Перемещение поршня гидроаккумулятора приводит к снижению интенсивности нарастаниядавления в гидроприводе, и в результате происходит плавное включениефрикционного элемента. В момент остановкипоршня гидроаккумулятора давление в гидроцилиндре или бустере должно стать равным давлению основной магистрали.На этом процесс включенияфрикционного элемента заканчивается.
/>
Нетрудно показать, что, чемменьше жёсткость или предварительная деформацияпружины гидроаккумулятора, тем меньше скачок давления на третьем этапе включения фрикционного элементауправления и тем более растянут этап управляемого скольженияфрикционного элемента (рис.6-31а). И, наоборот, увеличение жёсткости иливеличины предварительной деформации пружины приводят к большему скачку давленияв гидроприводе и уменьшению временискольжения фрикционного элемента.
Следуетотметить, что изменение жёсткости пружины в ту или иную сторону от номинальной величины приведет к ухудшению качествавключения фрикционного элемента. Уменьшение жёсткости или величиныпредварительной деформации пружины вызоветчрезмерное длительное скольжение фрикционного элемента, и, как следствиеэтого, быстрый износ фрикционных накладок. При увеличении этих двух параметров включение фрикционного элемента должно происходитьударно, что будет ощущаться пассажирами автомобиля в форме неприятных толчков.
Такимобразом, качество включения фрикционного элемента определяется тем, насколько правильноподобраны жёсткость и величина предварительнойдеформации пружины гидроаккумулятора. Однако, такое устройство гидроаккумулятора не позволяетизменять время включения фрикционногоэлемента в зависимости от того, с какой интенсивность водитель нажимает на педаль управления дроссельнойзаслонкой. Как уже отмечалось выше,если водитель спокойный и не нажимает до упора на педаль управления дроссельной заслонкой, то гидросистема должнаобеспечивать мягкие, практически незаметныепереключения. Если же водитель предпочитает разгон с большим ускорением, тоосновная задача системы управления в этом случае — обеспечить быстрые вовремени переключения, принося в жертву этому качество переключения. И все это должен обеспечивать один и тот жегидроаккумулятор. Для решения этойзадачи в автоматических коробках передач используется весьма простой прием. К поршню гидроаккумуляторасо стороны расположения пружины подводится давление, называемоедавлением подпора (рис.6-32).
Какправило, в качестве давления подпора используется TV-давление или давление, формируемоеспециальным клапаном пропорционально TV-давлению. Для малых углов открытия дроссельной заслонкихарактерно малое давление клапана-дросселя, ипоэтому включение фрикционных элементов будет происходить мягко. Чем больше угол открытия дроссельной заслонки, тембольше TV-давление и давление подпора и тем жестче будет происходитьпереключения передач.
/>
Дляэффективной работы гидроаккумулятора, его рабочий объём должен быть соизмерим с объёмом гидропривода включаемого элемента управления,поэтому все вышеописанные гидроаккумуляторыимеют достаточно большие размеры.
1.3. ОСНОВНЫЕПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРВЛЕНИЯАКПП
1.3.1. РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ
Среднеедавление, создаваемое насосом, несколько выше, чем это требуется для нормальной работы гидросистемы,что вполне естественно, посколькурежим работы двигателя в процессе движения автомобиля непрерывно изменяется от минимальных оборотов домаксимальных. Поэтому насосы рассчитывают такимобразом, чтобы они обеспечивали нормальное давление в гидросистеме при минимальных оборотах двигателя. В связи с этим всистеме управления каждой АКПП, в том числе и с электронным блоком управления, обязательноиспользуется клапаны, назначение которых — поддерживать соответствующую величину давления в гидросистеме.
Кромерегулятора давления в гидросистеме могут использоваться и другие клапаны,формирующие всякого рода вспомогательные давления.
Вавтоматических коробках передач с чисто гидравлической системой управления за все процессы, происходящие вАКПП, такие, как определение моментовпереключения и качество переключения передач, отвечает гидравлический блок управления. Для этого вгидравлическом блоке формируютсятри основных давления:
• давление основной магистрали;
• давление клапана-дросселя (TV-давление);
• давление скоростного регулятора.
Крометого, независимо от типа системы управления, в АКПП используются еще идополнительные давления:
• давление подпитки гидротрансформатора;
• давление управления блокировочной муфтой гидротрансформатора;
• давление системы охлаждения ATF;
• давление системы смазки АКПП.
Давление в основноймагистрали
Как ужеотмечалось, производительность насоса рассчитана на обеспечение системы управления достаточнымпотоком жидкости при минимальныхоборотах двигателя. При номинальных частотах вращения его производительность становится явно вышепотребной. В результате в гидросистеме можетвозникнуть слишком высокое давление, которое приведёт к выходу из строя ее некоторых элементов. Для того, чтобы этого непроисходило, в каждой системе управления АКПП имеется регулятордавления, задачей которого являетсяформирования давления в основной магистрали. Кроме того, в гидросистемах большинства трансмиссий с помощьюрегулятора давления происходитрегулирование еще ряда других вспомогательных давлений, таких, например,как давления подпитки гидротрансформатора, давление управления производительностью насоса лопастного типа и др.
Внастоящее время существует два основных способа регулирования давления в основной магистрали:
• чисто гидравлический, при котором давление восновной магистралиформируется с помощью вспомогательных давлений;
• электрический, когда давление в основноймагистрали
регулируется с помощью соленоида, управлениекоторым осуществляет
электронный блок управления.
Гидравлическийспособ регулирования давления
Давлениеосновной магистрали создается насосом и формируется регулятором давления. Оно, прежде всего,используется для включения и выключенияфрикционных элементов управления АКПП, с помощью которых, в свою очередь,обеспечиваются соответствующие переключения передач. Кроме того, пропорционально давлению основноймагистрали осуществляется формированиевсех остальных перечисленных выше давлений гидросистемы АКПП.
Обычнорегулятор давления устанавливается в основной магистрали сразу же после насоса. Регулятор давления начинает работать сразу жепосле запуска двигателя. Трансмиссионнаяжидкость из насоса проходит через регулятор давления и направляется затем в два контура: в контур системы управленияАКПП и в контур системы подпиткигидротрансформатора (рис. б – ЗЗ а). Кроме того, ATF по внутреннему каналуподается под левый торец клапана.
Послезаполнения всей гидросистемы жидкостью, в ней начинает возрастать давление, которое создает на левомторце клапана силу, пропорциональнуювеличине давления и площади торца клапана регулятора давления. Силе давления ATF противодействует сила пружины, поэтому до определенного момента клапан регулятора давления остается неподвижным.При достижении величины давленияопределенного значения его сила становится больше силы, развиваемой пружиной, и в результате клапан начнет перемещатьсявправо, открывая при этом отверстие слива жидкости в поддон (рис.6-33б). Давление в основной магистрали станетпадать, результатом чего будетуменьшение силы давления, действующей на левый торец клапана. Под действием силы пружины клапан переместится влево,перекрыв при этом сливное отверстие, и давление в основной магистрали вновьначнет увеличиваться. Далее весь процесс регулирования давления повторитсявновь.
/>
Следует отметить, что вслучае использования в гидросистеме лопастного насоса переменной производительности, при открытии сливного отверстия регуляторадавления часть ATF направляется в поддон, а другая часть поступает в насос для управления его производительностью.
Так происходит формированиедавления в основной магистрали при использовании в гидросистеме простогорегулятора давления. При этом следует отметить,что величина давления, формируемая таким регулятором, определяетсятолько жёсткостью и величиной предварительной деформации его пружины.
Простые регуляторы давления,принцип работы которых был только что рассмотрен,обеспечивают на выходе только лишь одно фиксированное значение давления. Они не позволяют изменять величинурегулируемого ими давления в зависимости от внешних условий движения автомобиляи режимов работы АКПП и двигателя.
Регуляторы,используемые в системах управления АКПП, при формировании давления в основной магистрали должнынепременно учитывать всевыше перечисленные факторы, с тем, чтобы обеспечить достаточно длительную и нормальную работу элементов коробки передач.
В началедвижения двигателю приходится преодолевать, помимо сопротивления качению колес, еще и значительные инерционныенагрузки, складывающиеся из инерции поступательного движения автомобиля,инерции вращательного движения колес идеталей трансмиссии. Кроме того, при движении на передаче заднего хода, моменты во включенных при этом фрикционных элементах управления АКПП имеют максимальноезначение по сравнению с моментами в элементах управления, включаемых напередачах переднего хода. Помимо сказанного,следует отметить, что величина момента, подводимого к коробке передач, существенным образом зависит от степениоткрытия дроссельной заслонки, и может изменяться в значительныхпределах. Поэтому во всех перечисленных случаях для предотвращениявозникновения скольжения во фрикционныхэлементах управления АКПП следует увеличивать давление основноймагистрали. Таким образом, при формировании давления в основной магистралисистемы управления АКПП необходимо учитывать режимы движения автомобиля и загруженность двигателя.
Дляувеличения давления в основной магистрали существует несколько способов, но все они основаны наиспользовании дополнительной силы, прикладываемойк одному из торцев клапана регулятора давления. Для создания такой силыиспользуется или механическое воздействие на клапан или для этого используетсяодно из вспомогательных давлений, формируемых в гидросистеме. Чаще всего длясоздания дополнительной силы используют специальный клапан, называемый клапаномповышения давления, который устанавливается в том же самом отверстии, что и самрегулятор давления. Типовой регулятор давления с клапаном повышения давленияпоказан на рисунке 6-34.
/>
Клапанповышения давления может управляться несколькими давлениями. Так на рисунке 6-34а к правому торцу егоклапана подводится TV-давление, т.е. давление пропорциональное степени загрузки двигателя. В этомслучае силе давления, действующей на левыйторец клапана регулятора, необходимо преодолеватьтеперь, помимо силы пружины, еще и силу, создаваемую TV-давлением. В результате,при неизменной площади левого торца клапана регуляторадавления, давление в основной магистрали должно возрасти. Чем выше загрузка двигателя, тем выше TV-давление, поэтому и давление в основной магистрали будет также увеличиваться пропорциональностепени загрузки двигателя.
Аналогичнымобразом происходит увеличение давления в основной магистрали во время движения автомобиля заднимходом. При включении передачизаднего хода давление, поступающее в гидропривод фрикционного элемента управления этой передачи, поспециальному каналу подводится в кольцевую канавку клапана повышения давления (рис.6-34б). Здесь за счет разности диаметров левого и правого торцовклапана повышения давления, создаетсясила давления, направленная в сторону торца, имеющего больший диаметр. Такимобразом, в этом случае силе давления, действующей на левый торец клапана регулятора давления, необходимо преодолеватьсопротивление деформации пружины и силыдавления, возникающей в кольцевой канавке клапана повышения давления. В результате давление в основной магистрали также должно повыситься.
Электрическийспособ регулирования давления
Внастоящее время нашел широкое применение электрический способ регулирования давления в основной магистрали, который позволяетделать это гораздо точнее, учитывая при этомболее широкий спектр параметров состояния автомобиля. При таком способе вформировании одной из сил, действующих на клапан регулятора давления,используется управляемый электронным блоком соленоид, устройство которогопоказано на рисунке 6-35.
/>
Электронные блок получаетинформацию от многочисленных датчиков, измеряющихразличные параметры состояния, как трансмиссии, так и всего автомобиля в целом. Анализ этих данных позволяеткомпьютеру определить наиболееоптимальное для данного момента времени давление в основной магистрали.
Соленоиды,которые используются для регулирования какого-либо давления, как правило, управляются сигналами широтно-импульсноймодуляции (Duty Control). Такие соленоиды способны с высокой частотой переключаться из положения «Вкл» в положение «Выкл». Управлениетаким соленоидом можно представить,как следующий один за другим циклов сигналов (рис.6-36).
/>
Каждыйцикл состоит из двух фаз: фазы наличия (Вкл.) сигнала (напряжения) и фазы отсутствия (Выкл.)сигнала (рис.6-36). Длительность всего цикла Тпринято называть периодом цикла. Время в пределах одного цикла t, когда на соленоид подается напряжение,называется шириной импульса. Данный видуправляющего сигнала принято характеризовать отношением ширины импульса к периоду цикла, выраженным в процентах.Следует отметить, что период импульсав течение всего процесса управления остается постоянной величиной, а ширинаимпульса может изменяться плавно от нуля до величины равной периоду импульса. Тем самым достигаетсяплавное регулирование давления.
Давление клапана-дросселя (TV-давление)
Дляопределения степени загруженности двигателя в АКПП с чисто гидравлической системой управленияформируется давление, пропорциональное открытию дроссельной заслонки. Клапан, формирующий это давление, называется клапаном-дросселем, а давление, которое он формирует, -TV-давлением. Уже отмечалось, что для получения TV-давления используется давлениеосновной магистрали.
Внастоящее время существует несколько способов формирования давления, пропорционального степени открытиядроссельной заслонки. В некоторых, более раннихобразцах АКПП, управление клапаном-дросселем осуществлялосьс помощью модулятора, принцип работы которого основан на использованииразряжения во впускном коллекторе двигателя. На более поздних моделях АКППиспользовалась механическая связь между приводом управления дроссельной заслонкойи клапаном-дросселем.
Во всехмоделях автоматических коробок передач TV-давление используется,как уже отмечалось, и для управления давлением в основной магистрали. Для этого оно подводится к клапану повышения давления,который через пружину воздействует на регулятор давления (рис.6-34а).
Втрансмиссиях с электронным блоком управления от использования TV-давления отказались. Для определения степени открытия дроссельной заслонки на ее корпус устанавливается специальный датчик — TPS (Throttle Position Sensor), по величине сигналакоторого электронный блок управления определяетугол поворота дроссельной заслонки. В соответствии с сигналом этого датчика в электронном блоке формируетсясигнал управления соленоидом, который отвечает за регулирование давления восновной магистрали. Кроме того, сигналдатчика положения дроссельной заслонки используется блоком управления идля определения моментов переключения передач.
Механическийпривод управления клапаном-дросселем
Механическую связь дросселяс клапаном-дросселем можно осуществить двумяспособами: с помощью рычагов и тяг (рис.6-37) и с помощью троса (рис.6-38).
Устройствоклапана-дросселя с механическим приводом управления весьма похоже на устройство регуляторадавления. Он также состоит из клапана и пружины, которая упирается в один изторцов клапана (рис.6-39). В корпусе клапанаимеется внутренний канал, который позволяет подводить формируемое давление кдругому торцу клапана. К клапану-дросселю подводится давление основноймагистрали, из которого и формируется TV-давление.
/>
Вначальный момент плунжер клапана-дросселя под воздействием пружины находится в крайнем левом положении (рис.6-39). При этомотверстие, соединяющее клапан с основной магистралью, полностью открыто и ATF под давлением поступает вканал формирования TV-давления и под левый торец клапана-дросселя. При определенномдавлении, определяемом жёсткостью и величинойпредварительной деформации пружины, сила давления на левый торец клапанапревысит усилие пружины, и он начнет перемещаться вправо. При этом поясок клапана перекроет отверстие основноймагистрали и откроет сливное отверстие(рис.6-40). TV-давление начнет падать, и клапан поддействием пружины вновьпереместится влево, перекрывая при этом сливную и открывая основную магистраль. Давление в каналеформирования TV-давления вновь начнет возрастать.
При таком вариантеуправления клапан-дроссель практически ничем не отличается от обычногорегулятора давления. Отличительной особенностью его работы является то обстоятельство, что с помощью толкателя можноизменять величину предварительнойдеформации пружины. Толкатель с помощью механического привода жёстко соединен с педалью управления дроссельной заслонкой(рис.6-37 и 6-38), и его положение зависит от положения педали. При полностью отпущенной педали толкатель поддействием все той же пружины занимает крайнее правое положение(рис.6-40). В этом случае пружина имеет минимальнуювеличину предварительной деформации, поэтому в канале формирования TV-давления достаточно небольшого давления, чтобы переместить клапана-дроссель вправо. Принажатии на педаль управления дроссельной заслонкойперемещение педали с помощью механического привода передается толкателю. Онперемещается влево, увеличивая тем самым величину предварительной деформациипружины. Теперь для того, чтобы переместить клапана-дроссельвправо потребуется повышение TV-давления.Причем, чем больше перемещение педали управлениядроссельной заслонкой, тем больше должно бытьдавление на выходе из клапана-дросселя. Так происходит формирование давления пропорционального степениоткрытия дроссельной заслонки.Причем, чем больше угол открытия дроссельной заслонки, тем выше TV-давление, и наоборот.
Управление клапаномдросселем с помощью модулятора
Вомногих АКПП с чисто гидравлической системой управления для управления клапаном-дросселем используетсямодулятор. Модулятор представляетсобой камеру, разделенную с помощью металлической или резиновой диафрагмы на две части (рис.6-41).
Левая часть камеры соединенас атмосферой, правая с помощью шланга с впускнымколлектором двигателя. Пружина, которая в случае механического приводанепосредственно действовала на клапан дросселя, размещена в этом случае вкамере модулятора, соединенной с впускным коллектором двигателя.Клапан-дроссель соединен с диафрагмой модулятора с помощью толкателя.
Такимобразом, слева на диафрагму модулятора действует сила атмосферного давления и сила TV-давления, которая создается на левом торце клапана-дросселя и передаетсяна диафрагму с помощью толкателя. С права на диафрагмудействует сила пружины и сила, создаваемая давлением во впускном коллекторе двигателя.
/>
При работе двигателя нахолостых оборотах разрежение во впускном коллектореиз-за, практически, полного перекрытия дроссельной заслонкой впускного отверстия, имеет максимальную величину(иными словами давление во впускном коллекторе намного меньшеатмосферного давления). Поэтому сила атмосферногодавления, действующая на диафрагму значительно больше силы давления во впускном коллекторе. Это приводит ктому, что пружина под действием силы давления сжимается и диафрагмаперемещает толкатель и клапан-дроссельвправо (рис.6-42).
/>
Притаком положении клапана достаточно небольшого TV-давления, чтобы одинпоясок клапана перекрыл отверстие основной магистрали, а второй открыл отверстие сливной магистрали. Результатом этого является низкоезначение TV-давления.
В случаеоткрытия дроссельной заслонки разряжение во впускном коллекторе двигателя начинает уменьшаться(т.е. давление во впускном коллекторевозрастает) Поэтому сила давления, действующая на диафрагму модулятора,увеличивается и начинает частично уравновешивать силу атмосферного давления, действующую впротивоположную сторону диафрагмы. В результатедиафрагма вместе с толкателем перемещается влево, что приводит к такому же перемещению клапана-дросселя (рис.6-43).В этом случае для того, чтобы сместить клапан вправо, требуется ужеболее высокое TV-давление.
Таким образом, чем большеоткрыта дроссельная заслонка, тем меньше степень разряжения во впускномколлекторе и тем выше TV-давление.
Давление скоростного регулятора
Давлениескоростного регулятора используется, наряду с TV-давлением, для определения моментовпереключения передач.
Величина давленияскоростного регулятора пропорциональна скорости движения автомобиля. Оно так же, как и давление клапана-дросселя, формируется из давления основной магистрали.
В коробках передачзаднеприводных автомобилей скоростной регулятор обычно устанавливается на ведомом валу, а в АКПП переднеприводных автомобилей на промежуточном валу, где расположенаведущая шестерня главной передачи.
В трансмиссиях с электроннымблоком управления скоростные регуляторы неиспользуются, а определение скорости движения автомобиля осуществляется спомощью специальных датчиков, которые также устанавливаются на выходном валу АКПП.
Скоростныерегуляторы, используемые в АКПП можно разделить на две группы:
• регуляторы с приводом от ведомого вала АКПП;
• регуляторы расположенные непосредственно наведомом валу
АКПП.
Регуляторы с приводом отведомого вала бывают двух типов -золотниковоготипа и шариковые. Для их привода используется специальное зубчатоезацепление, одна шестерня которого установлена на ведомом или промежуточном валу АКПП, а вторая на самомскоростном регуляторе.
Скоростной регулятор золотникового типа и приводом от ведомого вала АКПП
Скоростнойрегулятор золотникового типа состоит из клапана, двух типов грузов (первичного и вторичного) и пружин (рис.6-44). В начальныймомент, когда автомобиль стоит на месте,скоростной регулятор, соединенный с помощью зубчатого зацепления с ведомым валом коробки передач, также неподвижен. Поэтому клапан скоростного регулятора поддействием собственного веса находитсяв крайнем нижнем положении. При таком положении верхний поясок
клапанаперекрывает отверстие, соединяющее регулятор с основной магистралью, а нижний поясок открываетсливную магистраль (рис.6-44а). В результате давление на выходе из скоростного регулятора равно нулю.
/>
Придвижении автомобиля, скоростной регулятор вращаться с угловой скоростью, пропорциональной угловой скоростиведомого или промежуточного валаАКПП. При определенной скорости транспортного средства под действиемцентробежной силы грузы скоростного регулятора начинают расходиться и,преодолевая силу тяжести клапана, перемещают его вверх. Такое перемещение клапана приводит к открытию отверстия основноймагистрали и закрытию отверстия сливного канала(рис.6-44б). В результате ATF из основной магистрали начинаетпоступать в канал формирования давления скоростного регулятора. Кроме того, по радиальному и осевому отверстиямтрансмиссионная жидкость поступает в полость между корпусом скоростногорегулятора и верхним торцом клапана(рис.6-44б). Давление жидкости на этот торец клапана создает силу, которая совместно с силой тяжести клапанапротиводействует центробежной силе,возникающей в грузах. При достижении определенного значения давления суммасил, действующих на верхний торец клапана, станет больше центробежной силы грузов, и клапан начнет перемещаться вниз,перекрывая отверстие основной магистралии открывая одновременно сливной канал. При этом давление скоростного регулятора начнет уменьшаться, чтоприведет уменьшению силы давления на верхний торец клапана. В какой-томомент действие центробежной силы опятьстанет больше силы веса и давления, и клапан вновь начнет подниматься.Так происходит формирование давления скоростного регулятора. В случае увеличения скорости движения автомобиля длятого, чтобы клапан стал опускаться вниз, потребуется, очевидно, болеевысокое давление скоростного регулятора. Вконечном счете, при определенной скорости автомобиля вес клапана регулятора совместно с давлением,действующим на верхний торец клапана,не смогут уравновесить центробежную силу грузов. В этом случае отверстиеосновной магистрали полностью откроется, и давление скоростного регулятора станет равным давлению в основноймагистрали. При уменьшении скорости автомобиля уменьшится и центробежная сила,действующая на грузы скоростногорегулятора, и, следовательно, должно уменьшиться давление скоростного регулятора.
Системагрузов скоростного регулятора состоит из двух ступеней (первичной и вторичной) и двух пружин. Такое устройство регуляторапозволяет получить зависимость давления скоростного регулятора (р) от скоростидвижения автомобиля (V) близкую к линейной (рис.6-45).
На первом этапе первичные(более тяжелые) и вторичные (легкие) грузы действуютна клапан скоростного регулятора совместно. Пружины удерживают вторичные грузы относительно первичных. Конструкциявыполнена таким образом, что болеелегкие грузы через рычаги действуют непосредственно на клапанскоростного регулятора. При этом грузы двигаются совместно.
Начиная с определенныхоборотов, скоростного регулятора центробежная сила,которая, как известно, зависит от квадрата частоты вращения, становится весьмабольшой. Так, например, двукратное увеличение оборотов увеличивает центробежную силу в четыре раза. Поэтомустановится необходимо принять меры кснижению влияния центробежной силы на формируемое скоростным регулятором давление. Жёсткость пружин подобранатаким образом, что, примерно, на скорости движения 20 миль/ч (16 км/ч),центробежная сила первичных грузов превышаетсилу пружины, и они отклоняются в крайнее положение и упираются в ограничители (рис.6-44б). Первичные грузы в такомположении не воздействуют навторичные и становятся неэффективными, а клапан скоростного регулятора на втором этапе уравновешиваетсяцентробежной силой только вторичных грузов и силой пружины.
/>
Скоростнойрегулятор шарикового типа с приводом от ведомого вала АКПП
Скоростнойрегулятор шарикового типа состоит из полого вала, который приводится во вращение с помощью зубчатогозацепления ведомым валом АКПП, двух шариков,установленных в отверстиях вала, одной пружины и двух грузов различной массы, шарнирно закрепленных на валу(рис.6-46). К валу через жиклёрподводится давление основной магистрали, из которого во внутреннем каналевала формируется давление скоростного регулятора. Величина давления скоростного регулятора определяется величинойутечек через отверстия, в которыхустановлены шарики. Каждый из двух грузов имеет специальной формы захваты, с помощью которых они удерживаютпротивоположно расположенный им шарики(рис.6-46).
Принеподвижном автомобиле скоростной регулятор не вращается, поэтому грузы неоказывают ни какого воздействия на шарики, и вся жидкость, подводимая к валу из основной магистрали, сливается через незакрытые шарикамиотверстия в поддон. Давление скоростногорегулятора равно нулю.
Вслучае движения с небольшой скоростью центробежная сила, действующая на вторичный (легкий) груз мала,и пружина не позволяет прижать его к седлу отверстия.В это время регулировка давления скоростного регулятора осуществляется только за счет первичного (более тяжелого) груза, которыйприжимает свой шарик к седлу с силойпропорциональной квадрату скорости движения автомобиля. При определеннойскорости движения первичный груз полностью прижимает шарик к седлуотверстия, и утечки ATF через него уже не происходит.При этом центробежная сила, возникающая во вторичном грузе, достигаетвеличины, способной преодолеть силу сопротивления пружины, и специальный захват этого груза начинает прижиматьвторой шарик к седлуотверстия вала.Теперь одно из двух отверстий вала полностью закрыто, и формированиедавления скоростного регулятора осуществляется только за счет второго шарика. При высокой скорости движенияавтомобиля вторичный груз такжеполностью прижимает свой шарик к седлу отверстия, и давление скоростногорегулятора становится равным давлению основной магистрали.
/>
Давление подпиткигидротрансформатора
Часть ATF после регулятора давленияпоступает в основную магистраль, а другая его часть используется в системеподпитки гидротрансформатора. Для предотвращенияв гидротрансформаторе кавитационных явлений желательно, чтобы жидкость в нем находилась под небольшимдавлением. Поскольку давлениеосновной магистрали для этой цели слишком велико, то давление подпитки гидротрансформатора чаще всего формируетсядополнительным регулятором давления.
Давлениеуправления блокировочной муфтой гидротрансформатора
Всесовременные трансмиссии имеют в своем составе только блокирующиеся гидротрансформаторы. Какправило, для блокировки гидротрансформатораиспользуется фрикционная муфта, которая, как уже было показано, обеспечивает прямую механическуюсвязь двигателя с коробкой передач.Это позволяет устранить скольжение в гидротрансформаторе и улучшить топливную экономичность автомобиля.
Включение блокировочноймуфты гидротрансформатора возможно только привыполнении следующих условий:
• охлаждающая жидкость двигателя имеет рабочуютемпературу;
• скорость автомобиля достаточно высока, чтопозволяет ему
двигаться без переключения передач;
• педаль тормоза не нажата;
• в коробке передач не происходит переключениепередачи.
При выполнении перечисленных требованийгидросистема обеспечивает подводдавления к поршню муфты гидротрансформатора, результатом чего является жёсткое соединение вала турбинногоколеса с коленчатым валом двигателя.
Всовременных модификациях автоматических коробок передач используется не простое управлениеблокировочной муфтой гидротрансформатора,которое основано на принципе «Вкл»-«Выкл», а осуществляетсяуправление процессом скольжения блокировочной муфты. При таком управлении муфтой достигается плавность еевключения. Естественно, что подобныйспособ управления блокировочной муфтой гидротрансформатора возможен только лишь в случае использования наавтомобиле электронного блокауправления.
Давление в системеохлаждения
Даже вовремя штатной работы трансмиссии с автоматической коробкой передач выделяется большое количество тепла, что приводит кнеобходимости охлаждения ATF, используемой в трансмиссии. В результате перегрева, трансмиссионная жидкость быстро теряет своисвойства, необходимые для нормальнойработы трансмиссии. В результате снижается ресурс коробки передач игидротрансформатора. Для охлаждения ATF постоянно пропускается через радиатор, куда она поступает изгидротрансформатора, поскольку именно в гидротрансформаторевыделяется большая часть тепла.
Для охлаждения ATF используются два типарадиаторов: внутренний или внешний. На многих современных автомобилях используютсявнутренний тип радиатора. В этомслучае он расположен внутри радиатора охлаждающей жидкости двигателя (рис.6-47).Горячая жидкость поступает в радиатор, где отдает тепло, охлаждающей жидкости двигателя, которая, в свою очередь, охлаждается воздушным потоком.
/>
Внешнийтип радиатора располагается отдельно от радиатора охлаждающей жидкости двигателя и отдает тепло непосредственновоздушному потоку.
После охлаждения, какправило, ATF направляется в систему смазки АКПП.
Давление в системе смазкиАКПП
В автоматических коробкахпередач используется принудительный способ смазкитрущихся поверхностей. Трансмиссионная жидкость непрерывно под давлениемчерез специальную систему каналов и отверстий подается к зубчатым зацеплением, подшипникам, фрикционным элементамуправления и всем остальным трущимсядеталям коробки передач. В большинстве АКПП жидкость поступает в систему смазкипосле прохождения через радиатор, в котором она предварительно охладилась.
1.3.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ КЛАПАНОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
Клапаны переключенияпредназначены для управления маршрутами, по которым ATF из основной магистралиподводится в гидроцилиндр или бустер (гидропривод)включаемого на данной передаче фрикционного элемента управления. Как правило, любая система управленияАКПП, независимо от того, чисто гидравлическая она или электрогидравлическая,имеет в своем составе несколькоклапанов переключения.
В АКПП счисто гидравлической системой управления клапаны переключенияявляются, условно говоря, интеллектуальными, поскольку именно они определяютмоменты переключения передач. В АКПП с электронным блоком управления эти клапаны также используются, но ихроль уже весьма пассивна, посколькурешение о переключении передач принимает компьютер, который посылает определенный сигнал на соленоидпереключения, а тот, в свою очередь преобразуетего в давление жидкости, которое подводится к соответствующему клапану переключения.
Посколькупринцип работы клапана переключения в случае электрогидравлической системы управления достаточно прост,то рассмотрим более подробно,каким образом работают эти клапана в АКПП с чисто гидравлической системой управления.
/>
Повышающиепереключения
Любой клапан переключенияэто клапан золотникового типа, к которому подводитсядавление основной магистрали. Клапан переключения может занимать толькодва положения либо крайнее правое (рис.6-48а), либо крайнее левое (рис.6-48б). В первом случае правый поясокклапана перекрывает отверстие основноймагистрали, и давление не поступает в гидропривод фрикционного элемента управления АКПП. В случаеперемещения клапана в крайнее левоеположение он открывает отверстие основной магистрали, соединяя ее темсамым с каналом подвода давления в гидропривод.
Одно из двух упомянутыхположений клапана переключения определяется тремяфакторами: давлением скоростного регулятора, давлением клапана-дросселя и жёсткостью пружины. На левыйторец клапана действует сила пружины,и к этому же торцу подводится давление клапана-дросселя (TV-давление).К правому же торцу клапана подводится давление скоростного регулятора. При неподвижном автомобиле давление скоростногорегулятора TV-давление, практически, равны нулю, поэтому клапан под действиемпружины будет находиться в крайнем правомположении, разъединяя основную магистраль и канал подвода давления в гидропривод фрикционного элемента (рис.6-48а).После начала движения начинаютформироваться давления скоростного регулятораи TV-давление. Причем, при неизменном положениипедали управления дроссельной заслонкой, давлениеклапана-дросселя будет оставатьсяпостоянным, а давление скоростного регулятора по мере увеличения скорости движения автомобиля будет увеличиваться. При определеннойскорости давление скоростного регуляторадостигнет величины, при которой сила, создаваемаяим на правый торец клапана переключения, станет больше суммы силы пружины и TV-давления, которые действуют на левый торец клапана. В результате клапан переместится из крайнего правого положения вкрайнее левое положение и соединит каналподвода давления в гидропривод фрикционного элемента с основноймагистралью. Таким образом, происходит повышающее переключение.
Работусистемы управления АКПП необходимо согласовывать с режимом работы двигателя и внешними условиямидвижения автомобиля. Переключения в коробке передач должны происходить таким образом, чтобы передаточное отношение АКПП, момент сопротивления движениюавтомобиля и момент, развиваемыйдвигателем, имели бы оптимальное сочетание.
Есливодитель управляет автомобилем так, что разгон происходит с небольшим ускорением, то, этот водитель,предпочитающий спокойную езду, и для него важно обеспечить режим движения с минимальным расходом топлива.Для этого необходимо производить повышающие переключения на болеенизких скоростях, при оборотах двигателя близких к минимальному расходутоплива, т.е. иными словами переключениядолжны быть ранними. Кроме того, в этом случае следует обеспечить такоекачество переключения передач, при котором езда на автомобиле была наиболеекомфортной. Поэтому, при малых углах открытия дроссельной заслонки за счетнизкого давления клапана-дросселя, повышающие переключения происходят на болеенизких скоростях движения, по сравнению со случаем, когда дроссельная заслонкаоткрыта на большой угол.
Если жеводитель старается максимально открыть дроссельную заслонку, стремясь получить максимальное ускорениеавтомобиля, то в этом случае речь об экономии топлива не идет, и для быстрогоразгона необходимо использовать максимальную мощность двигателя. Для чего необходимы более поздние по скорости повышающие переключения, чтообеспечивается более высоким значением TV-давления, котороеформируется при больших углах открытия дроссельнойзаслонки.
Весьмаважную роль в определении моментов переключения оказывает жёсткость пружины клапана-дросселя и величинаее предварительной деформации. Чем большежёсткость и величина предварительной деформации пружины, тем позже будутпроисходить повышающие переключения, и наоборот меньшие жёсткость и предварительная деформация пружины приводят к более ранним повышающим переключениям.
ПосколькуTV-давление и давление скоростного регулятора кразным клапанам переключения подводятся одинаковые,то единственный способ предотвратитьодновременное включение всех фрикционных элементов управления, это установка в разные клапаны переключения пружин сразличной жёсткостью. Причем, чем вышепередача, тем большей жёсткостью должна обладать пружина.
Вкачестве примера рассмотрим в упрощенном виде работу системы управляющейпереключением трехскоростной коробки передач. В этой системе использовано два клапана переключения: клапанпереключения с первой передачи на вторую (1-2) иклапан переключения со второй на третью передачу (2-3).
Длявключения первой передачи клапан переключения не требуется, поскольку первая передача включаетсянепосредственно клапаном выбора режима. Давление жидкости от насоса через регулятор давления подается к клапану выбора режима. Поток ATF разделяется этим клапаномна четыре. Один из них подводится к скоростномурегулятору давления, второй к клапану-дросселю, третий к клапанупереключения 1-2 и четвертый направляется непосредственно в гидроприводфрикционного элемента, включаемого на первой передаче(рис.6-49).
При достижении определеннойскорости давление скоростного регулятора становитсятаким, что сила создаваемая им на правом торце клапана переключения 1-2становится больше силы пружины и TV-давления, которые действуютна левый торец клапана.
Клапан переключения 1-2перемещается, соединяя при этом основную магистральс каналом подвода давления в сервопривод включения второй передачи (рис.6-50). Помимо этого давлениеосновной магистрали подводится к клапану переключения 2-3, готовя еготем самым к следующему переключению. Кроме того, давление основной магистралиподается в канал подвода давления к клапану,ответственному за выключение первой передачи, что необходимо делать дляпредотвращения одновременного включения двух передач.
/>
За счётбольшей жёсткости пружины, установленной в клапане переключения 2-3, клапан остается на этом этапе управления АКПП неподвижным. Дальнейшее увеличение скоростиавтомобиля приводит к тому, что силадавления скоростного регулятора становится способной переместить и клапанпереключения 2-3. В этом случае давление основной магистрали поступает в сервопривод включения третьей передачии подается к клапану выключениявторой передачи (рис.6-51).
Дальнейшее движениеавтомобиля при неизменном положении педали управлениядроссельной заслонкой и неизменных внешних условиях движения будет происходить на третьей передаче.
Однакоследует отметить, что если не предпринять дополнительных мер, то состояние коробки передач при движении навторой или третьей передачах будет неустойчивым.Небольшое отклонение педали в сторону увеличения угла открытия дроссельной заслонки, и в результате увеличения TV-давления в коробке произойдетпонижающее переключение. К такому же эффекту приведет и небольшое уменьшениескорости движения автомобиля, вызванного, например, незначительным подъемом. В дальнейшем опять-таки из-за небольшого отпускания педали управления дроссельной заслонкойили восстановления скорости движения автомобиляАКПП вновь произойдет повышающее переключение. И этот процесс может многократноповториться. Такие колебательные переключения передач нежелательны, инеобходимо защитить коробку передач от ихвоздействия.
/>
Длязащиты АКПП от воздействия многократно повторяющихся повышающих и понижающих переключений в гидросистемепредусматривается гистерезис междускоростями, при которых происходят повышающие переключения, и скоростями, на которых в АКПП осуществляются понижающие переключения. Иными словами понижающие переключенияпроисходят на несколько меньшихскоростях, по сравнению со скоростями на которых происходят повышающие переключения. Это достигается весьма простым приемом.
После того, как произошлоповышающее переключение (1-2 или 2-3), в соответствующем клапане переключения(1-2 или 2-3) происходит блокировка каналаподвода давления клапана-дросселя (рис.6-52). В этом случае силе давления скоростного регулятора, действующей наторец клапана переключения, противодействует только усилие сжатойпружины. Такая отсечка TV-давления от клапана переключения действует как фиксатор дляпредотвращения включения пониженной передачи и устраняет возможностьвозникновения колебательного процесса припереключении передач.
/>
Есливо время движения водитель полностью отпустит педаль управления дроссельной заслонкой, то автомобиль начнет постепеннозамедляться, что автоматически приведет и кснижению давления скоростного регулятора. В момент, когда сила этогодавления на клапан переключения станет меньше силы пружины, клапан начнетперемещаться в противоположное положение. При этом основная магистраль перекроется и в АКПП произойдет понижающее переключение.
Режим принудительногопонижения передачи (kickdown)
Часто,особенно при обгоне впереди движущегося автомобиля, необходимо развить большое ускорение, которое возможнополучить только лишь в случае подводак колесам более высокого значения крутящего момента. Для этого желательно произвести переключение напониженную передачу. В системах управления АКПП, как чисто гидравлических, так и с электронным блоком управлении, такой режим работы предусмотрен.Для принудительного переключенияна пониженную передачу водитель должен нажать до упора на педаль управления дроссельной заслонкой. Приэтом, если речь идет о чисто гидравлическойсистеме управления, то это вызывает повышение TV-давления до величиныдавления основной магистрали и, кроме того, в клапане-дросселе открывается дополнительный канал, позволяющий подвести TV-давление к торцу клапанапереключения в обход ранее заблокированного канала. Под действием повышенного TV-давления клапан переключения перемещается в противоположное положение и в АКПП произойдет понижающеепереключение. Клапан, с помощью которого осуществляется весь описанный вышепроцесс, называется клапаномпринудительного понижения передачи.
Внекоторых трансмиссиях для принудительного включения пониженной передачи используется электропривод. Для этого под педальюустанавливается датчик, сигнал которого вслучае нажатия на него поступает на соленоид
принудительногопонижения передачи (рис.6-53). При наличии сигнала управления соленоид открывает дополнительный канал подводамаксимального TV-давления к клапану переключения.
/>
В случае использования втрансмиссии электронного блока управления все решаетсянесколько проще. Для определения режима принудительного понижения передачи может использоваться так же,как и в предыдущем случае, специальныйдатчик под педалью управления дроссельной заслонкой или сигнал датчика, определяющего полное открытие дроссельнойзаслонки. И в том и в другом случаеих сигнал поступает в электронный блок управления АКПП, который и вырабатывает соответствующие команды насоленоиды переключения.
2. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Начинаясо второй половины 80-х годов прошлого столетия, для управления автоматическими трансмиссиями стали активноиспользоваться специальные компьютеры(электронные блоки управления). Их появление на автомобилях позволило реализовать более гибкие системы управления, учитывающие гораздо большее, по сравнению с чистогидравлическими системами управления,число факторов, что, в конечном счете, повысило КПД связкидвигатель-трансмиссия и качество переключения передач.
Первоначально компьютерыиспользовались только для управления блокировочноймуфтой трансформатора и в некоторых случаях для управления повышающимпланетарным рядом. Последнее касается трехскоростных коробок передач, в которых для получения четвертой(повышающей передачи) использовался дополнительный планетарный ряд. Этобыли достаточно простые блоки управления,как правило, входящие в состав блока управления двигателем. Результаты эксплуатации автомобилей с подобнойсистемой управления имели положительныйрезультат, что и послужило толчком развития уже специализированных систем управления трансмиссией. В настоящее времяпрактически все автомобили с автоматическими коробками передач выпускаются сэлектронными системами управления. Такие системы позволяют гораздо точнее управлять процессом переключения передач,используя для этого гораздо большепараметров состояния, как самого автомобиля, так и его отдельных систем.
В общемслучае электрическую часть системы управления трансмиссией можно разделить на три части: измерительную (датчики),анализирующую (блок управления) и исполнительную (соленоиды).
Всостав измерительной части системы управления, могут входить следующие элементы:
• датчик положения селектора режимов;
• датчик положения дроссельной заслонки;
• датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• датчик температуры ATF;
• датчик частоты вращения выходного вала коробки передач;
• датчик частоты вращения турбинного колеса гидротрансформатора;
• датчик скорости автомобиля;
• датчик принудительного понижения передачи;
• выключатель повышающей передачи;
• переключатель режимов работы коробкипередач;
• датчик использования тормозов;
• датчики давления.
Наанализирующую часть системы управления возложены следующие задачи:
• определение моментов переключения;
• управление качеством переключения передач;
• управление величиной давления в основной магистрали;
• управление блокировочной муфтой гидротрансформатора;
• контроль за работой трансмиссии;
• диагностика неисправностей.
Кисполнительной части системы управления относятся различные соленоиды:
• соленоиды переключения;
• соленоид управления блокировочной муфтой
гидротрансформатора;
• соленоид регулятора давления в основной магистрали;
• прочие соленоиды.
В блокуправления поступают сигналы от датчиков, где они обрабатываются и анализируются, и наосновании результатов их анализа блок вырабатывает соответствующие сигналыуправления. Принцип работы блоков управления всех трансмиссий, независимо от марки автомобиля, примерноодин и тот же.
Иногдаработой трансмиссии управляет отдельный блок управления, называемыйтрансмиссионным. Но в настоящее время наметилась тенденция использования общего блока управлениядвигателем и трансмиссией, хотя, по сути, этот общий блок также состоит из двух процессоров, толькорасположенных в едином корпусе. Влюбом случае оба процессора взаимодействуют друг с другом, но при этом процессор управлениядвигателем всегда имеет приоритет над процессором управления трансмиссией. Кроме того, блок управления трансмиссией использует в своей работесигналы некоторых датчиков, относящихсяк системе управления двигателем, например, датчика положения дроссельнойзаслонки, датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя и др. Какправило, эти сигналы поступаю сначала в блок управления двигателем и затем в блок управления трансмиссией.
Задачаблока управления заключается в обработке сигналов датчиков, входящих в систему управления даннойтрансмиссии, анализе получаемой информации и выработке соответствующих управляющих сигналов.
Сигналыдатчиков, поступающих в блок управления, могут быть как в форме аналогового сигнала (рис.7-1а)(непрерывно изменяющегося), так и в форме дискретного сигнала (рис.7-1б).
/>
Аналоговыесигналы преобразовываются в блоке управления с помощью аналого-цифрового преобразователя воцифрованный сигнал (рис.7-2). Полученная информацияоценивается в соответствии с алгоритмами управления, находящимися в памяти компьютера. На основе сравнительного анализа поступивших и хранящихся в памяти данных,вырабатываются управляющие сигналы.
/>
Вэлектронной памяти блока управления хранится набор команд по управлению трансмиссией в зависимости отвнешних условий движения автомобиляи состояния АКПП. Кроме того, современные системы управления автоматическими коробками передач анализируютманеру управления автомобилем и выбираютсоответствующий алгоритм переключения передач.
Врезультате анализа полученной информации блок управления вырабатывает команды для исполнительных механизмов, в качествекоторых в электрогидравлических системахиспользуются электромагнитные клапаны (соленоиды). Соленоидыпреобразовывают поступающие к ним электрические сигналы в механическоеперемещение гидравлического клапана. Кроме того, блок управления трансмиссией осуществляет обмен информацией с блоками управлениядругих систем (двигателя, круиз-контроля, кондиционера и др.).