Пристрій і принцип автоматичної коробки передач

Всі двигуни внутрішнього згоряння автомобіля працюють в парі з трансмісією. На сьогоднішній день існує величезна різноманітність коробок передач, але умовно їх можна розділити на дві категорії:

• МКПП або механічна коробка перемикання передач;
• АКПП або автоматична коробка перемикання передач.

Що стосується «механіки», то тут відмінності стосуються лише кількості швидкостей і особливостей внутрішньої будови. Більше про пристрій МКПП розповідається тут. Зосередимося на акпп: її пристрій, принцип роботи, її переваги і недоліки в порівнянні з механічними аналогами, а також обговоримо основні правила використання «автомата».

Що таке АКПП

На відміну від механічної коробки в автоматичному аналогу швидкості перемикає автоматика. У цьому випадку участь водія зводиться до мінімуму. Залежно від конструкції трансмісії водій або вибирає на селекторі відповідний режим, або періодично дає певні команди «роботу» на перемикання потрібної передачі.

Над необхідністю в створенні автоматичних коробок виробники задумалися, щоб знизити ривки при перемиканні швидкостей водієм в ручному режимі. Як відомо, кожен автомобіліст має свої звички водіння, і, на жаль, далеко не корисні. Для прикладу зверніть увагу на найпоширеніші помилки, через які механіка часто виходить з ладу. Цю інформацію ви знайдете в окремій статті.

Історія винаходу

Вперше ідею перемикання передач в автоматичному режимі здійснив Герман Фіттенгер. Трансмісія німецького інженера була спроектована в 1902-м. спочатку її використовували на суднах.

Через два роки братами Статервент (Бостон) був представлений модернізований варіант механічної коробки, але, по суті це був перший «автомат». Планетарна трансмісія встановлювалася в автомобілі Ford модель Т. Принцип роботи акпп полягав в тому, що водій за допомогою однієї педалі підвищував або знижував передачу. Задня швидкість включалася окремої педаллю.

Наступний щабель «еволюції» автоматичної трансмісії доводиться на середину 30-х рр. Компанія GM допрацювала вже існуючий механізм, додавши в нього гідравлічний привід планетарної передачі. У напівавтоматі все ще було зчеплення.

Паралельно з General Motors інженери Chrysler в конструкцію трансмісії додали гідравлічну муфту. Завдяки такій конструкції коробка перестала мати жорстку зчеплення ведучого і веденого валів. Це забезпечило плавність перемикання швидкостей. Також механізм отримав овердрайв. Це особлива підвищує передача (значення передавального числа - менше 1), яка замінила двоступеневу коробку.

Першою серійною розробкою акпп стала модель від компанії GM. Механізм почали виготовляти в 1940-му р У пристрої такої трансмісії присутній гідромуфта в поєднанні з планетарної коробкою на 4 позиції. Перемикання здійснювалося за допомогою гідравліки.

Пристрій автоматичної трансмісії

У порівнянні з МКПП АКПП має більш складний пристрій. Ось основні елементи автоматичної трансмісії:

• Гідротрансформатор - ємність з трансмісійноїрідиною (ATF). Його мета - передавати крутний момент від двигуна внутрішнього згоряння на провідний вал коробки. Усередині корпусу встановлено колеса турбіни, насоса і реактора. Також в пристрій гідротрансформатора входить дві муфти: блокировочная і вільного ходу. Перша забезпечує блокування гідротрансформатора на необхідному режимі роботи трансмісії. Друга дозволяє реакторному колесу обертатися у зворотний бік.
• Планетарний механізм - набір валів, муфт, барабанів, які забезпечують підвищення і пониження передач. Цей процес здійснюється за рахунок зміни тиску робочої рідини.
• Блок управління - раніше використовувався гідравлічний, але на сьогоднішній день використовується електронний варіант. ЕБУ фіксує сигнали, що надходять від різних датчиків. На підставі цього блок управління подає сигнали на пристрої, від яких залежить зміна режиму роботи механізму (клапани гидроблока, які направляють потік робочої рідини).
• Датчики - сигнальні пристрої, які фіксують показники різних елементів трансмісії і посилають відповідні сигнали на ЕБУ. У коробці присутні такі датчики: частота вхідного і вихідного обертання, температури і тиску масла, положення рукоятки (або шайби у багатьох сучасних автомобілях) селектора.
• Масляний насос - створює тиск, необхідний для обертання відповідних лопатей гідротрансформатора.

Всі елементи автоматичної коробки знаходяться в одному корпусі.

Принцип роботи і термін служби АКПП

У процесі руху автомобіля блок управління трансмісії аналізує навантаження двигуна і в залежності від показників подає сигнали на елементи управління гідротрансформатора. Трансмісійна рідина з відповідним тиском переміщує муфти в планетарному механізмі. Завдяки цьому змінюється передавальне число. Швидкість цього процесу залежить також від швидкості самого транспорту.

На роботу агрегату впливає кілька чинників:

• Рівень масла в коробці;
• АКПП справно працює при певній температурі (близько 80^оС), тому в зимовий період вона потребує прогріванні, а влітку - в охолодженні;
• Охолодження акпп відбувається таким же чином, що і у двигуна - за допомогою радіатора;
• Тиск масла (в середньому цей показник знаходиться в межах від 2,5 до 4,5 бар.).

Якщо вчасно стежити за справністю охолоджуючої системи, а також за зазначеними вище факторами, коробка прослужить до 500 тисяч пробігу. Хоча все залежить від того, наскільки автомобіліст уважний до процедури обслуговування трансмісії.

Важливим фактором, що впливає на ресурс коробки, є використання оригінальних витратних матеріалів.

Основні режими роботи АКПП

Хоча автомат перемикає швидкості в автоматичному чи напівавтоматичному режимі, водій може встановити певний режим, необхідний для конкретної ситуації. До основних режимів належать:

• Р - режим парковки. Під час його активації (відповідне положення важеля селектора) провідні колеса блокуються. Коли важіль перебуває в цьому положенні, потрібно заводити і глушити мотор. Ні в якому разі не можна включати цю функцію під час руху;
• R - передача заднього ходу. Як у випадку з механікою, цей режим необхідно включати тільки коли машина повністю зупиниться;
• N - нейтральна передача або не включена жодна функція. При цьому режимі колеса вільно обертаються, машина може рухатися накатом навіть при включеному моторі. Не рекомендується використовувати цей режим для економії палива, так як при холостий роботі мотор зазвичай споживає більше палива, ніж при включеній швидкості (наприклад, при гальмуванні мотором). Даний режим є в машині на випадок, коли машину потрібно буксирувати (хоча деякі авто не можна буксирувати);
• D - даний режим дозволяє автомобілю рухатися вперед. Електроніка сама управляє перемиканням швидкостей (знижує / підвищує передачу). На цьому режимі автоматика використовує функцію гальмування двигуном при відпуску педалі акселератора. Коли включений даний режим, трансмісія намагається утримати авто, коли воно стоїть під гірку (ефективність утримання залежить від кута нахилу).

Додаткові режими АКПП

Крім основних режимів кожна автоматична коробка оснащується додатковими функціями. Кожна компанія по виробництву автомобілів оснащує трансмісію своїх моделей різними опціями. Ось деякі з них:

• 1 (іноді L) - трансмісія не включає другу передачу, а дозволяє розкрутити мотор до максимальних обертів. Таким режимом користуються на вкрай складних дорожніх ділянках, наприклад, на крутих і затяжних підйомах;
• 2 - аналогічний режим, тільки в цьому випадку коробка не підніметься вище другої передачі. Найчастіше на цій позиції машина може досягти максимум 80 км / год .;
• 3 (або S) - ще один обмежувач швидкості, тільки на цей радий це третя передача. Деякі автомобілісти використовують його для виконання обгону чи при різкому прискоренні. Чи не переходячи на 4 швидкість, мотор розкручується до максимальних обертів, що позитивно впливає на розгін машини. Зазвичай на цьому режимі авто може розігнатися до 140 км / ч. (Головне - стежити за стрілкою тахометра, щоб вона не заходила в червону зону).

Багато автомати оснащені напівавтоматичним режимом перемикання швидкостей. Одна з назв таких модифікацій - Привід. Селектор в них буде мати окрему нішу збоку від основних режимів.

Значки + і - дозволяють переключитися на відповідну передачу в «ручному» режимі. Це, звичайно, щодо ручний режим, так як процес все одно коригує електроніка, щоб водій не зіпсував трансмісію неправильними діями.

При перемиканні швидкостей педаль акселератора можна тримати натиснутою. Цей додатковий режим є на випадок їзди по складних ділянках дороги, наприклад, по снігу або на крутих схилах.

Ще один додатковий режим, який може бути присутнім в автоматичної трансмісії - «Зима». Кожен виробник по-своєму позначає його. Наприклад, на селекторі може бути намальована сніжинка або буква W, або написано «Snow». В цьому випадку автоматика не буде дозволяти провідним колесам пробуксовувати під час старту руху або при перемиканні швидкості.

На зимовому режимі авто стартуватиме з другої передачі, а швидкості будуть перемикатися на менших оборотах мотора. Деякі використовують цей режим, коли їдуть влітку по піску або по бруду. У жаркий період на хорошій дорозі не варто скористатися цією функцією, так як коробка швидко перегріється через роботу з підвищеним навантаженням.

Крім перерахованих режимів трансмісія деяких автомобілів має режим «Спорт» (передачі включаються на більш підвищених обертах) або Shift Lock (функція перемикання важеля селектора може активуватися навіть при вимкненому моторі).

Як управляти автоматичною коробкою передач

Хоча перемикання швидкостей в даній трансмісії вимагає мінімального участі водія, проте, воно не виключається повністю. Ось основні кроки правильного використання автоматичної коробки.

Основні правила використання коробки автомата

Старт руху повинен відбуватися в такій послідовності:

• Вичавлюємо педаль гальма;
• Заводимо мотор (на заглушеному двигуні важіль неможливо перемістити);
• Натискаємо кнопку блокування на важелі перемикання режимів (якщо вона є). Зазвичай вона розташована збоку або зверху рукоятки;
• Переводимо важіль селектора в положення D (якщо потрібно здати назад, тоді вибираємо R). Швидкість активується через одну-дві секунди після установки необхідного режиму, а мотор злегка знизить обороти.

Рух автомобіля має здійснюватися в такий спосіб:

• Відпускаємо педаль гальма;
• Машина сама почне рух (якщо старт здійснюється в гірку, то при цьому потрібно додати газу);
• Режим їзди визначається характером натискання на педаль газу: якщо різко натискається, то машина буде більш динамічною, в разі плавного натискання авто буде плавно розганятися, а передачі будуть включатися повільніше;
• Якщо виникла необхідність різко прискоритися, натискаємо педаль в підлогу. Активується функція "кік-дауна». В цьому випадку коробка переходить на знижену передачу і розкручує мотор до вищих оборотів, щоб авто розігналося. Однак не завжди це забезпечує максимальну динаміку. В цьому випадку краще перевести важіль селектора в режим S або 3, тоді швидкість не переключиться на четверту передачу, а буде розганятися на третій.

Зупиняємося в такий спосіб:

• Відпускаємо педаль газу;
• Якщо потрібно зупинитися швидше - натискаємо на гальмо;
• Щоб авто не рухалося, утримуємо гальмо;
• Якщо зупинка короткочасна, то важіль селектора залишаємо в режимі D, а якщо вона довша, то його переводимо в режим N. В цьому випадку мотор не буде спалювати паливо даремно. Щоб машина не рухалася довільно, гальмо не варто відпускати або ж активувати режим парковки.

Деякі нагадування щодо використання автомата:

• Педалі газу і гальма активуються лише правою ногою, а ліва взагалі не задіюється;
• Педаль гальма під час зупинки необхідно завжди тримати натиснутою, за винятком активації режиму Р;
• При русі з гірки не включати N, так як АКП використовує гальмо двигуном;
• Після зміни режиму з D на N або назад, на кнопку блокування не слід натискати, щоб випадково під час руху не включити задню швидкість або парковку.

Чи потрібен автомобілю з коробкою автоматом ручне гальмо?

Якщо автоматична коробка оснащена режимом паркування, навіщо тоді в автомобілі є гальмо стоянки? У керівництві по експлуатації більшості сучасних авто виробники вказують, що це додатковий захід від довільного руху машини.

Більшість автомобілістів не використовують ручник, тому що режим парковки завжди добре справляється зі своїм завданням. А в зимовий період іноді колодки примерзають до дисків (особливо якщо напередодні машина побувала в калюжі).

Є декілька випадків необхідний ручник:

• При зупинці на схилі для додаткової фіксації машини;
• Також він стане в нагоді, коли проводиться заміна коліс;
• Перед тим, як включити режим Р на схилі (в цьому випадку важіль буде переключатися з великими зусиллями, що може привести до зносу фрикційних деталей трансмісії);
• Якщо на схилі авто коштує і на режимі Р, і на ручнику, то при початку руху спочатку знімаємо «парковку», а потім послаблюємо ручне гальмо.

Плюси і мінуси АКПП

У автоматичної коробки є як переваги, так і недоліки. До переваг відносяться такі чинники:

• Перемикання швидкостей перемикається плавно, без ривків, що забезпечує більш комфортний рух;
• Немає необхідності змінювати або ремонтувати зчеплення;
• На ручному режимі забезпечується хороша динаміка, навіть якщо водій зробить помилку, то автоматика трохи підкоригує ситуацію;
• АКПП здатний адаптуватися під стиль водіння автомобіліста.

Недоліки автомата:

• Конструкція агрегату складніша, через що ремонт повинен виконувати фахівець;
• Крім дорогого обслуговування заміна трансмісії буде дуже дорогою, тому що в ній є велика кількість складних механізмів;
• В автоматичному режимі ККД механізму невисокий, що призводить до перевитрати палива;
• Вага коробки без технічної рідини і гідротрансформатора становить близько 70 кг, а при повній комплектації - приблизно 110 кг.

АКПП і МКПП що краще?

Серед автоматичних коробок є кілька видів, і кожен з них має свої особливості. Про кожну з них розповідається в окремій статті.

Що ж краще: механіка або автомат? Якщо коротко, то це справа смаку. Всі автомобілісти діляться на два табори: одні впевнені в більшій ефективності МКПП, а інші - АКПП.

Автоматична трансмісія в порівнянні з механікою:

• Більш «замислена»;
• Має меншу динаміку, навіть в ручному режимі;
• При розгоні витрата палива значно збільшується;
• Для більш економного режиму слід плавно прискорюватися і сповільнюватися;
• Поломка автомата відбувається вкрай рідко, але в разі належного і своєчасного обслуговування;
• Вартість нової трансмісії вкрай висока, тому до її обслуговування потрібно підходити з особливою уважністю;
• Не потребує особливих навичок, особливо для новачків, наприклад, для старту в гору.

З огляду на прагнення мати більш комфортний автомобіль багато автолюбителів віддають перевагу саме автоматичних коробок. Однак, якщо новачок вчиться на механіці, він відразу набуває необхідні навички. Той, хто освоїв механічну коробку, легко поїде на будь-який трансмісії, чого не скажеш навпаки.

Питання та відповіді:

Які елементи входять до складу акпп? Автоматична коробка складається з: гідротрансформатора, планетарного механізму, блоку управління, фрикційних муфт, обгінної муфти, гідроблоку, стрічкового гальма, масляного насоса, корпусу.

Як працює коробка передач на автоматі? Коли запускається двигун, починає працювати маслонасос (створює тиск у системі). Масло нагнітається на крильчатку гідротрансформатора, який передає момент, що крутить, на трансмісію. Передавальні числа змінюються електронікою.

У чому особливості роботи автоматичної коробки? На відміну від механіки, автомат вимагає мінімум дій від водія (тільки включити потрібний режим і натискати газ або гальмо). У деяких модифікаціях є ручний режим (наприклад, типтронік).