Как работает коробка автомат

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

Многие автолюбители никак не могут освоить «механику» и тонкости переключения передач, поэтому они без раздумий переходят на машины с «автоматом». Но здесь нужно учитывать, что автоматические коробки бывают различными и у каждой из них есть свои особенности.

Виды автоматической коробки передач

Можно выделить несколько основных видов автоматических коробок передач — роботизированная механика, вариатор и гидромеханическая коробка передач.

Гидромеханическая коробка передач. Самый популярный тип коробок передач, известен он еще по старым моделям первых авто с автоматами. К особенностям данной коробки можно отнести тот факт, что колеса и двигатель не имеют прямой связи и за передачу крутящего момента отвечает «жидкость» гидротрансформатора.

Плюсы такого автомата заключаются в мягкости переключений, возможности «переваривать» крутящий момент даже очень мощных двигателей и высокой живучести таких коробок. Минусы — более высокий расход топлива, увеличение общей массы автомобиля, крайняя нежелательность буксирования авто с такой коробкой.

Вариатор (CVT). Данная коробка имеет большие отличия перед обычным «автоматом». Технически в ней отсутствует такое понятие как «переключение передач» и именно по этому эту коробку еще называют «бесступенчатая трансмиссия». Передаточное число в такой АКПП изменяется непрерывно и плавно, позволяя «выжимать» из двигателя максимум мощности.

Основной недостаток вариатора – монотонность «звучания». Интенсивный разгон автомобиля происходит с постоянным одинаковым звуком двигателя, что выдерживают далеко не все водители. В новых моделях эту проблему постарались решить за счет создания «псевдо» передач, когда вариатор стремится имитировать работу классических коробок автомат. К преимуществам вариатора можно отнести более низкий вес, экономичность и хорошую динамику. Минус – в крайне дорогом ремонте коробок автомат, а так же в невозможности работать с мощными двигателями.

Роботизированная механика. Конструктивно такая коробка очень напоминает стандартную механическую коробку. В ней есть сцепление (или несколько) и валы передачи мощности от двигателя. В случае наличия пары сцеплений одно из них несет ответственность за четные передачи, а второе – за нечетные. Как только электроника делает вывод о необходимости переключения, диск одного сцепления плавно размыкается, а второй, наоборот, смыкается. Основное отличие от ручной коробки – полностью автоматическое управление. Не меняется и манера езды, которая остается аналогичной езде на «автомате».

К преимуществам можно отнести пониженный расход топлива, доступную цену, очень высокую скорость переключения передач и низкий вес коробки. Есть у данной коробки и недостатки. В некоторых режимах езды переключения могут чувствоваться достаточно сильно (особенно этому были подвержены первые версии коробок такого типа). Дорогостоящий и сложный ремонт в случае выхода из строя.

*Специалисты компании Volkswagen создали новую, уникальную роботизированную преселективную коробку передач второго поколения — DSG (Direct Shift Gearbox). Данная АКПП сочетает в себе все современные технологии трансмиссий различных типов. Переключение скоростей осуществляется вручную, но за весь процесс отвечает электроника и различные автоматизированные механизмы.

Из чего состоит АКПП?

Производители коробок передач постоянно совершенствуют их конструкцию в стремлении сделать более экономичными и функциональными. Тем не менее, каждая АКПП состоит из следующих базовых элементов:

• гидротрансформатора. Состоит из насосного и турбинного колес, реактора;
• масляного насоса;
• планетарного редуктора. В конструкции шестерни, наборы муфт и фрикционы;
• электронной системы управления — датчики, гидроблок (соленоиды + золотники-распределители), рычаг селектора.

Гидротрансформатор в АКПП выполняет функцию сцепления: передает и увеличивает крутящий момент от двигателя к планетарному редуктору и кратковременно отсоединяет трансмиссию от двигателя, чтобы переключилась передача.

Насосное колесо соединено с коленвалом двигателя, а турбинное колесо — с планетарным редуктором через вал. Между колесами расположен реактор. Колеса и реактор оснащены лопастями определенной формы. Все элементы гидротрансформатора собраны в одном корпусе, который заполнен жидкостью ATF.

Планетарный редуктор состоит из нескольких планетарных передач. Каждая планетарная передача включает в себя солнечную (центральную) шестерню, водило с шестернями-сателлитами и коронную (кольцевую) шестерню. Любой элемент планетарной передачи может вращаться или блокироваться (как мы писали выше, вращение передается от гидротрансформатора).

Чтобы переключить определенную передачу (первую, вторую, заднюю и т.д.), нужно заблокировать один или несколько элементов планетарки. Для этого используются фрикционные муфты и тормоза. Подвижность муфт и тормозов регулируется через поршни давлением рабочей жидкости ATF.

Электронная система управления. Точнее, электрогидравлическая, т.к. для непосредственного переключения передач (включения/выключения муфт и тормозных лент) и блокировки ГДТ используется гидравлика, а для регулировки потоков рабочей жидкости — электроника. Система состоит из:

• гидроблока. Представляет собой металлическую плиту с множеством каналов, в которых установлены электромагнитные клапаны (соленоиды) и датчики. По сути, гидроблок управляет работой АКПП на основании данных, полученных от ЭБУ. Пропускает жидкость по каналам к механическим элементам коробки — муфтам и тормозам;
• датчиков — частоты вращения на входе и выходе коробки, температуры жидкости, положения рычага селектора, положения педали газа. Также блок управления АКПП использует данные с блока управления двигателем;
• рычага селектора;
• ЭБУ — считывает данные датчиков и определяет логику переключения передач в соответствии с программой.

Принцип работы коробки-автомат

Когда водитель заводит авто, вращается коленвал двигателя. От коленвала запускается масляный насос, который создает и поддерживает давление масла в гидравлической системе коробки. Насос подает жидкость на насосное колесо гидротрансформатора, оно начинает вращаться. Лопасти насосного колеса перебрасывают жидкость на турбинное колесо, тоже заставляя его вращаться. Чтобы масло не попадала обратно, между колесами установлен неподвижный реактор с лопастями особой конфигурации — он корректирует направление и плотность потока масла, синхронизируя оба колеса. Когда скорости вращения турбинного и насосного колес выравниваются, реактор начинает вращаться вместе с ними. Этот момент называется точкой сцепления.

Дальше в работу включается ЭБУ, гидроблок и планетарный редуктор. Водитель переводит рычаг селектора в определенное положение. Информацию считывает соответствующий датчик, передает в ЭБУ и она запускает программу, соответствующую выбранному режиму. В этот момент определенные элементы планетарного редуктора вращаются, а другие зафиксированы. За фиксацию элементов планетарного редуктора отвечает гидроблок: ATF под давлением подается по определенным каналам и прижимает поршни фрикционов.

Как мы уже писали выше, для включения/выключения муфт и тормозных лент в АКПП используется гидравлика. Электронная система управления определяет момент переключения передач по скорости и нагрузке на двигатель. Каждому диапазону скорости (уровню давления масла) в гидроблоке соответствует определенный канал.

Когда водитель давит на газ, датчики считывают скорость и нагрузку на двигатель и передают данные в ЭБУ. На основании полученных данных ЭБУ запускает программу, которая соответствует выбранному режиму: определяет положение шестерен и направление их вращения, рассчитывает давление жидкости, отдает сигнал на определенный соленоид (клапан) и в гидроблоке открывается канал, соответствующий скорости. По каналу жидкость поступает к поршням муфт и тормозных лент, которые блокируют шестерни планетарного редуктора в нужной конфигурации. Так включается/выключается нужная передача.

Переключение передач зависит и от характера набора скорости: при плавном ускорении передачи повышаются последовательно, при резком разгоне сначала включится пониженная передача. Это также связано с давлением: при плавном нажатии на педаль газа давление растет постепенно и клапан открывается постепенно. При резком же разгоне давление повышается резко, сильно давит на клапан и не дает ему открыться сразу.

Электроника существенно расширила возможности автоматических коробок. К классическим преимуществам гидромеханических АКПП добавились новые:  разнообразие режимов, способность самодиагностики, адаптивность под стиль вождения, возможность выбирать режим вручную, экономия топлива.

В чем разница среди АКПП?

Многие автомобилисты продолжают активно смотреть в сторону АКПП, и тому есть широкий перечень причин. Также никуда не пропала традиционная механика. Постепенно наращивает своё присутствие вариатор. Что же касается роботов, то первые версии этих коробок позиции теряют, но им на смену приходят усовершенствованные решения вроде преселективных КПП.

Объективно даже самые надёжные существующие автоматические коробки передач не могут обеспечить такой же уровень безотказности и долговечности, как механика. При этом МКПП заметно уступает по уровню комфорта, и сталкивает водителя с необходимостью слишком многом времени и внимания уделять сцеплению и селектору трансмиссии.

Если постараться взглянуть на ситуацию максимально объективно, то можно сказать, что в наше время лучше и предпочтительнее брать автомобиль с классическим автоматом. Такие коробки надёжны, доступны в ремонте и обслуживании, хорошо чувствуют себя в различных условиях эксплуатации.

Что же касается того, на какой коробке передач вам будет комфортнее, лучше и приятнее ездить, то тут на первое место смело можно ставить вариатор.

Роботизированная механика подойдет владельцам легковых авто, предпочитающим спокойный режим движения по городу и шоссе, и тем, кто стремится максимально экономить топливо. Преселективная коробка (второе поколение роботизированных коробок передач) оптимальна для активной езды, высокой скорости и скоростных манёвров.

Да, если брать рейтинг по надёжности среди АКПП коробок передач, то тут первое место наверняка гидротрансформатор. Вариаторы и роботы делят между собой вторую позицию.

Опираясь на мнение экспертов и их прогнозы, будущее всё же за вариаторами и преселективными коробками. Им ещё предстоит пройти большой путь становления и усовершенствования. Но уже сейчас эти коробки становятся проще, комфортнее и экономичнее, привлекая тем самым большую аудиторию покупателей. Что именно выбрать, решать только вам.