Automaatkäigukast koos momentmuunduriga: tööpõhimõte, režiimid ja omadused

Paljud juhid arvavad, et „automaatkäigukast” tähendab üht terviklikku seadet – tegelikkuses koosneb see kahest omavahel koostööd tegevast põhikomponendist: käigukastist endast ja momentmuundurist. Nende osade koostoime mõistmine aitab sõidukist maksimumi võtta ning märgata võimalikke probleeme enne, kui neist saavad kulukad remonditööd.

Mis on momentmuundur ja kuidas see töötab?

Momentmuundur asub mootori ja käigukasti vahel ning asendab käsikäigukastis leiduvat siduripedaali. See koosneb kolmest peamisest pöörlevast komponendist:

• Jooksuratas (pumbatiib) — ühendatud jäigalt mootori väntvõlliga; pöörleb alati, kui mootor töötab.
• Turbiiniratas — ühendatud käigukasti sisendvõlliga; seda juhib rõhu all olev käigukastivedelik.
• Reaktor (staator) — asub jooksuratta ja turbiini vahel; võib sõltuvalt töötingimustest kas vabalt pöörelda või lukustuda ülejooksusiduri kaudu.

Pöördemoment kantakse mootorilt käigukastile üle rõhu all oleva automaatkäigukastivedeliku (ATF) kaudu. Jooksuratas suunab vedeliku turbiinilabasid, ning täpselt kujundatud labade geomeetria loob pideva tsirkulatsioonitsükli. Oluline on see, et mootori ja jõuülekande vahel puudub jäik mehaaniline ühendus – just see võimaldab mootoril töötada ka siis, kui auto seisab käik sees, ning annab automaatsõidukile iseloomuliku sujuva alguse.

Pöördemomendi võimendamine: reaktori roll

Lihtne hüdrauliline haakeühendus suudab vaid edastada pöördemomenti – seda võimendada see ei suuda. Siin tuleb mängu reaktor. Seismisel suunab reaktor turbiinilt tagasipöörduva vedeliku optimaalse nurga all jooksurattasse tagasi, suurendades vedeliku kiirust ja kineetilist energiat. Tulemusena võib turbiinvõllile edastatav pöördemoment olla poolteist kuni kaks korda kõrgem kui mootori enda toodetav pöördemoment sel hetkel.

Kujutage ette reaalset olukorda: käik on sees, hoiate pidurit ja mootor töötab tühikäigul. Turbiin on paigal, kuid sellele mõjuv pöördemoment on juba võimendatud. Vabastage pidur ja auto liigub sujuvalt edasi. Kiirendus jätkub, kuni rattale mõjuv pöördemoment tasakaalustab teelt tuleva takistuse.

Hüdraulilise siduri režiim ja momentmuunduri lukustumine

Kui sõiduki kiirus suureneb ja turbiini pöörlemiskiirus läheneb jooksuratta kiirusele, vabastub reaktor ja hakkab koos kahe teise komponendiga vabalt pöörlema. Sel hetkel lülitub momentmuundur hüdraulilise siduri režiimi, vähendades sisemisi kaotusvõimsusi ja parandades tõhusust.

Tõhususe veelgi suurendamiseks sisaldavad kaasaegsed momentmuundurid lukustussidurit (hõõrdursidurit). Sobivates tingimustes lukustab see sidur jooksuratta ja turbiini füüsiliselt kokku, kõrvaldades vedeliku libisemise täielikult ja viies ülekande efektiivsuse lähemale 100%-le.

Süsteem on ka isejuhtiv. Kui hakkate ronima mäkke ja sõiduki kiirus langeb, aeglustub reaktor automaatselt, vedeliku tsirkulatsioonikiirus suureneb ja pöördemomendi väljund kasvab – mõnikord piisavalt selleks, et käigukast ei pea üldse madalamale lülituma.

Mitme käiguga käigukast: planetaarsed hammasrattakomplektid

Kuna momentmuundur üksi ei suuda katta kõiki reaalse sõitmise jaoks vajalikke kiirus- ja jõuülekande suhteid, töötab see koos mitme käiguga planetaarse käigukastiga. Erinevalt traditsioonilistest hammasrattakomplektidest sisaldab planetaarne hammasrattakomplekt mitmeid elemente, mis toimivad üheaegselt:

• Päikesehammasratas — keskseks hammasratas, mida juhib sisendvõll.
• Planethammasrattad — väiksemad hammasrattad, mis tiirleb päikesehammasratta ümber, paigaldatud kandurile.
• Planetkandur — hoiab planethammasrattaid ja toimib sageli väljundina.
• Rõngashammasratas (annulaarhammasratas) — välimine hammasratas, mis haakub planethammasratastega.

Erinevate elementide valikulise pööramise või lukustamise abil, kasutades hõõrdlinte ja hõõrdpakette (käsikäigukasti sünkronisaatorite ja lukustussidurite automaatkäigukasti vasted), suudab planetaarne komplekt toota laia valikut käigusuhteid – nii edasi- kui ka tagasikäikudel.

Käikude sisselülitamine: hüdraulika ja elektroonika

Käiguvahetus automaatkäigukastis toimib järgmiselt:

1. Spetsiaalne hüdrauliline pump tekitab rõhu käigukastivedeliku ringis.
2. Käigukasti juhtseade (TCU) analüüsib mitme anduri andmeid optimaalse käigu määramiseks.
3. Elektromagnetilised solenoidklapid suunavad vedelikusurve vastavale hõõrdsidurit või -lindile.
4. Hüdrauliline tõukur lülitab siduri sisse, lukustades vastava planetaarse hammasratta elemendi.

Üks suur eelis käsikäigukastide ees on see, et käiguvahetused toimuvad peaaegu ilma pöördemomendi katkestusteta – üks käik lülitub sisse peaaegu samaaegselt kui eelmine vabaneb. Ülejäänud rappumist pehmendab veelgi momentmuundur, mis toimib loodusliku summutajana.

Pange tähele, et spordisuunitlusega kalibreeringuga käigukastid teravdavad käiguvahetusi tahtlikult kiirema kiirenduse saavutamiseks. Kuigi see säästab murdosa sekundist, kiirendab see ka sidurite kulumist ja avaldab suuremat survet kogu jõuülekandele.

Kohanduvad sõiturežiimid: kuidas elektroonika teie sõitu optimeerib

Varaseid automaatkäigukaste juhtis täielikult hüdraulika. Kaasaegsetes seadmetes on hüdraulika säilinud ainult täiturkihina, kusjuures elektroonika käsitleb kogu otsustusprotsessi. See võimaldab laia valikut sõiduprogramme:

• Ökonoomne / Tavaline režiim — ülesvahetused toimuvad varakult, hoides mootori pöörlemiskiirust madalal ja minimeerides kütusekulu.
• Sportrežiim — käigukast hoiab käike kuni maksimaalse pöördemomendi (ja seejärel maksimaalse võimsuse) pöörlemiskiiruse saavutamiseni enne ülesvahetust, maksimeerides kiirendust kütusesäästlikkuse arvelt.
• Talve- / Lumerežiim — auto alustab liikumist teiselt käigult, et vähendada rattakeerust libedatel pindadel; käiguvahetused on pehmemad.
• Kohanduv režiim — TCU analüüsib pidevalt gaasipedaali sisendeid, pidurdamisharjumusi ja sõidustiili, ühendades dünaamiliselt ökonoomsuse ja jõudluse seadeid reaalajas.

Praktikas, kui sõidate rahulikult ja sujuvalt, hoiab süsteem mootorit väljaspool suure koormusega tsoone – see on märgatav eelis kütusekulus. Teravdage gaasipedaali sisendeid ja süsteem tunneb kohe ära, et nõutakse elavat sõitu, lülitudes sportlikumale kalibreeringule ilma juhi käsitsi sekkumiseta.

Poolautomaatne režiim: Tiptronic, Steptronic ja Autostick

Üha rohkem sõidukeid pakub täieliku automaatse töö kõrval poolautomaatset (käsitsi alistamise) režiimi. Selles režiimis taotleb juht käiguvahetusi valija, roolipedaalide või roolinuppude kaudu – samas viib juhtimissüsteem tegeliku vahetuse läbi. Erinevad tootjad nimetavad seda funktsiooni oma kaubamärkide all:

• Tiptronic (Porsche / Audi / Volkswagen)
• Steptronic (BMW)
• Autostick (Chrysler / Dodge)

Elektroonika rakendab siiski kaitsemeetmeid – süsteem keeldub lülitamast käiku, mida ta peab praeguse kiiruse või koormuse jaoks sobimatuks – kuid juht saab võimaluse ette näha teed ja eelvalida käike, mitte oodata automaatsüsteemi reageerimist.

Häälestamine, enesediagnoos ja avariirežiim

Kaasaegseid automaatkäigukaste saab häälestada mootori juhtseadme (ECU) ja käigukasti juhtseadme ümberseadistamisega. Entusiastide häälestamine kohandab tavaliselt pöörlemiskiiruse punkte, millel käiguvahetused toimuvad, ning lühendab vahetusaega kiirenduse parandamiseks.

Töökindluse poolest jälgivad tänapäeva juhtseadmed pidevalt sidurite kulumist, jälgides hüdraulilise rõhu andmeid. Rõhulugemisi oodatavate väärtustega korreleerides suudab süsteem ennustada hõõrdketaste seisundit ja märkida hooldusevajaduse enne rikke toimumist. Tõrkekoodid logitakse iga kord, kui komponent käitub väljaspool oodatavaid parameetreid.

Tõsise rikke avastamisel lülitub käigukast avariirežiimi (limp-home):

• Kõik käiguvahetused on keelatud.
• Üks fikseeritud käik — tavaliselt teine või kolmas — lülitatakse sisse.
• Jõudlus on oluliselt piiratud, kuid sõiduk on madalal kiirusel juhitav.
• Režiim on mõeldud selleks, et jõuda ohutult töökotta, mitte jätkata tavalist sõitmist.

Automaatkäigukasti režiimide selgitus

Iga valija asendi mõistmine aitab sõita tõhusamalt ja vältida tarbetut kulumist:

P — Parkimine. Kõik käigud on lahti ühendatud ja väljundvõll on mehaaniliselt lukustatud parkimislukustiga. Mootori pöörlemiskiiruse piirik aktiveerub madalamal lävistel kui sõitmise ajal, et kaitsta jõükannet tarbetu pinge eest.

R — Tagurdamine. Lülitab väljundvõlli tagurpidisele pöörlemisele.

N — Neutraalne. Mootor ja veorattad on ühendamata. Sõiduk võib vabalt liikuda ja seda saab pukseerida ilma veoteljeid tõstmata.

D / Sõit. Tavaline edasiliikumine täielikult automaatse käigu valikuga.

S / Sport / PWR / Power / Shift. Kõige dünaamilisem ja kütusekülluslikum režiim. Käigukast hoiab iga käiku kuni maksimaalse pöördemomendi – ja seejärel maksimaalse võimsuse – saavutamiseni. Mootor hoitakse alati optimaalses jõudlusvahemikus. Kütusesäästlikkus jääb tagaplaanile.

Kick-down. Režiim, mis käivitatakse gaasipedaali põhja vajutamisega, käskides kohest allapoole vahetamist agressiivseks möödasõiduks või liiklussevoolu ühinemiseks. Madala käigusuhte ja maksimaalse mootoriväljundi kombinatsioon tekitab tugeva kiirendushoo. Vanemate käigukastide puhul oli kick-downi käivitamiseks vajalik füüsiline pidur ehk „klikk” pedaalikäigu lõpus; kaasaegsed seadmed tuvastavad seda elektrooniliselt.

Overdrive (O/D). Võimaldab kõrgeimat käigusuhet, et hoida mootori pöörlemiskiirust madalal maanteel sõites. Tõhus pikamaa sõiduks, kuid selle rakendamine elaval sõidul või pukseerimisel vähendab märgatavalt saadaolevat võimsust.

Norm. Tasakaalustatud vaikimisi režiim. Ülesvahetused toimuvad mõõdukatel mootori kiirustel – mitte nii varakult kui ökonoomses režiimis ega nii hilja kui sportrežiimis.

1 / L / Low, 2, 3 (käsitsi hoidekäigud). Takistab käigukastil valitud käigust kõrgemale lülitumist. Kasulik olukordades, kus konkreetse käigu hoidmine on oluline:

• Järskudelt mägiteedelt laskumine (mootoriga pidurdamine)
• Haagise või teise sõiduki pukseerimine
• Sügav muda, liiv või maastikusõit
• Olukorrad, mis nõuavad püsivat kõrget mootori pöördemomenti ilma ülesvahetamiseta

W / Talv / Lumi. Madala haardepinnaga pindadel rattakeerust minimeerimiseks alustab sõiduk liikumist teiselt käigult. Käiguvahetused on sujuvamad ja toimuvad madalamal pöörlemiskiirusel, kuigi kiirendus tundub tagasihoidlikum.

+ / − (käsitsi vahetus). Võimaldab juhil käiku käsitsi suurendada või vähendada, kasutades valijat, roolnuppe või käsikapaid. Juhtimissüsteem alistab siiski taotlused, mida ta peab ohtlikuks – näiteks allapoole vahetus, mis põhjustaks mootori ülepöörlemise. Vahetuskiirus selles režiimis vastab tavaliselt sportrežiimi kalibreeringule. Peamine eelis on võime ette näha kurve, kallakuid või möödasõite ning eelvalida õige käik, mitte oodata käigukasti reageerimist.

Automaatkäigukasti hooldus ja pikaealisus

Hästi hooldatud automaatkäigukast — olenemata tüübist — suudab kesta kaugelt üle 200 000 kilomeetri. Selle kasutusea saavutamine sõltub kahest asjast: regulaarsed vedelikuvahetused ja perioodiline ülevaatus kvalifitseeritud tehniiku poolt. ATF-i vahetusintervallide eiramine on enneaegse käigukastirikke kõige tavalisem põhjus, kuna riknenud vedelik kaotab võime tõhusalt määrida, jahutada ja siduripakke juhtida.

See on tõlge. Originaali saate lugeda siit: https://www.drive.ru/technic/4efb330d00f11713001e3660.html