Гидравлическая клапанная плита АКПП: принцип работы, основные неисправности, способы устранения

PWM, VFS и «пропорциональные»

В девяностые годы конструкция соленоидов еще больше усложнилась. Теперь от соленоидов требовалось не только открывать и закрывать поток масла, должна была реализована плавная регулировка давления.

Работа этих соленоидов стала похожей на работу вентиля, а не крана. Теперь положений было не два, а много. В зависимости от команды электронного блока управления они способны плавно открывать или закрывать канал, согласно рассчитанной кривой.

Заместо плунжеров теперь используются шарики или золотники, появляются 4Way и 5Way.

Пропорциональный соленоид

Дочернее подразделение Тойоты, ответственное за выпуск трансмиссий, Айсин создает свою конструкцию соленоида, которую называет «пропорциональной».

Это значительно более сложное и технологически-продвинутое устройство теперь включает в себя отверстия, которые ранее были частью гидравлической клапанной плиты, за их открытие или закрытие отвечает золотник-плунжер. Каналы, которые ранее располагались внутри гидравлической плиты и активно изнашивались от абразивной обработки частичками металла и мусора в масле, теперь стали частью соленоида. В случае их износа, не нужно менять или восстанавливать весь гидроблок – достаточно поменять сам соленоид. Срок службы гидравлической плиты увеличился в разы, была решена самая явная проблема всех современных АКПП. Сами «пропорциональные соленоиды», конечно, не служат очень долго, но они и являются расходниками – их замена очень простая, возможна своими руками, и стоят они, в сравнении с клапанной плитой, совсем недорого. После 5–6 лет необходимо проверить их работоспособность.

В современных АКПП с этими соленоидами соседствуют и обычные, «открыт–закрыт» типа, но пропорциональные выполняют практически всю работу, обеспечивая управление 4–5 потоками масла каждый.

VFS или шариковые электрорегуляторы широко используется ZF. Они отличаются более простой и дешевой конструкцией. Вместо сложных в производстве элементов, здесь роль вентиля выполняет маленький стальной шарик.

VFS соленоид АКПП

Однако для управления такими простыми элементами требуется очень сложная система управления. Электронный блок управления требует очень точную обратную связь и вынужден постоянно адаптироваться к нарастающим потерям давления из-за постепенного износа клапана. Точная настройка и постоянно меняющиеся параметры делают работу такой АКПП очень капризной. Срок службы этих соленоидов редко превышает пять лет, уже после 2–3 лет эксплуатации их лучше проверить.

PWM. Сделаны из более прочных и надежных материалов, их стоимость дороже. Попытка сделать их надежнее – это решение самой большой проблемы современных АКПП. При открытии и закрытии потока в работе соленоида, в какие-то моменты времени неминуемо образовывалась очень маленькая щель, через которую на огромной скорости устремлялось масло, заполненное мусором и частичками металла. При большом сечении, мусор мог спокойно гулять внутри потоков масла и отталкиваться от стенок канала, но при его уменьшении крупные куски мусора буквально протаскивало под давлением по его стенкам. Что приводило к его износу. В PWM соленоидах наиболее слабые места были усилены.

PWM соленоид

Если раньше конструкции АКПП были проще, надежнее и могли ездить на жидкостях, мало напоминающих масло, то теперь современные АКПП значительно более «нежные». Ранее гидроблоки делали из чугуна, теперь же из мягкого, легкого алюминия. Из-за попыток выжать максимальное КПД, снизить потери на гидротрансформаторе, уменьшить расход топлива, повысить динамику и комфорт автомобиля все механизмы АКПП стали работать значительно более точно и нагружено. Что неминуемо привело к повышению износа всех механизмов коробки и быстрому загрязнению масла их останками. Фильтрующие элементы тоже модернизировались, но они не совершенны. Если в современной АКПП не менять масло по мере его загрязнения, оно приобретает свойства наждачной бумаги, которая на большой скорости постоянно прогоняется через все внутренности автомата. И от этого ему совсем нехорошо.

Наиболее частые объекты ремонта

Несмотря на всю сложность классического гидротрансформатора, в большинстве случаев удается восстановить работоспособность коробки. При обладании навыками ремонта, наличии подходящего инструмента и подъемника, такая задача вполне по силам. Особенно, если АКПП имеет проверенную конструкцию без ультра сложных опций.

Независимо от модели агрегата, наиболее характерными изнашиваемыми объектами называют:

1. Износ фрикционов и тормозной ленты. В эту группу также относят насос, суппорты, детали планетарных механизмов.
2. Износ элементов гидротрансформатора: обгонная муфта, главный блокировочный фрикцион, втулки, вошеры и др.
3. Повреждение элементов привода коробки передач, а также электронного блока управления.

При обнаружении течей масла по корпусу АКПП потребуется проверить и заменить сальники. В обязательном порядке меняется фильтр при его наличии и техническая жидкость.

1. Проверка уровня масла в корпусе коробки передач.
2. Оценка качества установки электрических разъемов и механических креплений.
3. Оценить четкость смены режимов на холостом ходу.
4. Проанализировать коды ошибок ЭБУ.
5. Оценить работу коробки в движении.
6. Проверить давление внутри АКПП.

Что такое АКПП и история ее создания

Под АКПП понимается трансмиссия, которая без участия автомобилиста выбирает оптимальный показатель передаточного числа согласно условиям передвижения. В результате обеспечивается плавность хода ТС и комфорт для самого водителя.

История изобретения

Основой автомата считают планетарную коробку передач и гидротрансформатор, который создал немец Герман Фиттенгер в 1902 году. Изобретение изначально предполагалось использовать в области судостроения. В 1904 г. братьями Стартевентами из Бостона был представлен другой вариант АКПП, состоящей из 2-х коробок передач.

В 1930-е годы конструкторы General Motors выпустили полуавтоматическую трансмиссию. В машинах еще предусматривалось сцепление, зато гидравлика управляла планетарным механизмом. Примерно в эти же годы инженеры Крайслера добавили в коробку гидромуфту. Двухступенчатая коробка заменилась овердрайвом — повышающей передачей, где передаточное число меньше 1.

Первая АКПП появилась в 1940 г. в General Motors. В ней сочетались гидромуфта и четырехступенчатая планетарная коробка, а автоматическое управление достигалось за счет гидравлики.

Плюсы и минусы АКПП

У каждого типа трансмиссии имеются поклонники. Но гидроавтомат не теряет своей популярности, поскольку обладает несомненными преимуществами:

Несмотря на наличие плюсов, автолюбители выявляют в работе автомата следующие недостатки:

Лучшие инструкторы по вождению:

Автоинструктор Людмила
МКПП: Chevrolet LanosОбучает в Видном ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Алексей
МКПП: Chevrolet Lanos АКПП: Kia Spectra Обучает в ВАО, Балашихе, Реутове ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Михаил
АКПП: Chevrolet Aveo МКПП: Chevrolet LanosОбучает в Красногорске, Строгино ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Яков
МКПП: Chevrolet LanosОбучает в ЮАО, Видном ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Светлана
АКПП: Hyundai AccentОбучает в САО, СЗАО, Химках ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Елена
АКПП: Chevrolet LacettiОбучает в ЮАО, ЮВАО, Видном, Домодедове ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Андрей
АКПП: Chevrolet Aveo МКПП: Chevrolet LanosОбучает в САО, Долгопрудном ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Михаил
АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet LanosОбучает в СЗАО, Строгино ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Марина
АКПП: Kia Cerato МКПП: Chevrolet LanosОбучает в САО, Долгопрудном ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Юлия
АКПП: Chevrolet Lacetti МКПП: Chevrolet LanosОбучает в ВАО, ЮВАО, Люберцах, Реутове, Железнодорожном ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Светлана
АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в Красногорске ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Пётр
МКПП: Daewoo Nexia Обучает в СЗАО ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Дмитрий
АКПП: Volkswagen Golf МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в СВАО, САО, СЗАО, Долгопрудном ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Оксана
АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в ЮАО, ЮЗАО, Видном, Подольске ОТЗЫВЫ

Автоинструктор Дмитрий
МКПП:Lada Granta Обучает в ЮВАО, Люберцах ОТЗЫВЫ

Устройство ГДТ и блокировка гидротрансформатора

Итак, «бублик» АКПП (название в обиходе пошло от формы данного устройства) представляет собой гидравлический узел. Казалось бы, сломаться в нем особо нечему, однако это мнение ошибочно. Прежде всего, эпоха «неубиваемых» двигателей и КПП с большим ресурсом давно закончилась.

Также гидротрансформатор на современных АКПП, в отличие от легендарных агрегатов 90-х годов, имеет более сложную конструкцию. Более того, все чаще и чаще специалисты относят данный элемент к «расходникам» с ограниченным сроком службы (не более 100-150 тыс. км). После этого ГДТ нуждается в ремонте или замене (подобно сцеплению на роботах или МКПП).

В противном случае «бублик» потянет за собой всю коробку, то есть нуждаться в ремонте будет не только сцепление в виде ГДТ, но и  сама АКПП. Давайте разбираться. Чтобы было понятно, начнем с устройства «бублика» АКПП.

Главная задача гидротрансформатора — преобразование крутящего момента. Фактически, ГДТ работает как гидравлический редуктор, имеющий возможность снизить обороты и повысить крутящий момент, причем коэффициент трансформации доходит до 2.4.

Идем далее. Если в обычном сцеплении момент передается через диски, которые «смыкаются» между собой, в ГДТ энергия передается через трансмиссионное масло ATF, которое заливается в автоматическую коробку передач. Если просто, внутри ГДТ установлены два колеса – насосное и турбинное.

Коленвал двигателя связан с насосным колесом. Это колесо направляет потоки жидкости на турбинное колесо, которое, в свою очередь, связано с валом коробки передач. Подаваемое насоcным колесом масло ATF крутит турбинное колесо, после чего возвращается обратно на насосное колесо.

При этом перед возвратом жидкость также попадает на лопатки специального направляющего аппарата, который выполнен в виде реакторного колеса. Колесо-реактор разгоняет поток жидкости, направляя его в сторону вращения.

В результате поток жидкости ускоряется до того момента, пока скорость вращения насосного колеса не будет равна скорости вращения турбинного колеса. Как только скорости уравняются, «бублик» перейдет в режим гидромуфты. В таком режиме не осуществляется преобразования крутящего момента, реакторное колесо вращается свободно, никак не влияя на поток жидкости.

Также, чем большей окажется разница скоростей вращения турбинного и насосного колеса, тем сильнее будет разгоняться поток жидкости. Также во время разгона неизбежно происходит нагрев масла ATF. Естественно, КПД гидротрансформатора будет снижаться, так как часть полезной энергии расходуется на нагрев.

Если же скорость вращения насосного и турбинного колеса выравнивается, передавать крутящий момент через масло, причем с потерями, нерационально. Именно по этой причине в гидротрансформаторы стали интегрировать элементы простого фрикционного сцепления (действие основывается на трении).

Данное решение называется блокировкой гидротрансформатора. Блокировка «бублика» позволяет напрямую соединить входной и выходной вал, чтобы передать крутящий момент напрямую, то есть без потерь. При этом старые АКПП имели такой ГДТ, где блокировка гидротрансформатора срабатывала в автоматическом режиме.

Срабатывание происходило благодаря давлению давления жидкости АТФ. При этом блокировался на таких АКПП гидротрансформатор зачастую на высоких скоростях, позволяя эффективно поддерживать автомобилю ранее набранную скорость и одновременно экономить горючее. 

Однако в дальнейшем в устройстве АКПП стало больше электроники, за блокировку гидротрансформатора стал отвечать отдельный клапан с электронным управлением. Способов реализации самой блокировки много, однако основная задача — соединить валы и передать момент, минуя масло.

Позже конструкторы пошли еще дальше, стремясь приблизить ГДТ по своей производительности к обычному сцеплению. В результате при разгоне автомобиля уже происходит частичная блокировка ГДТ (принудительная блокировка гидротрансформатора АКП), когда фрикционные накладки немного смыкаются, чтобы эффективно передать момент. Далее блокировка «бублика» срабатывает как можно раньше для уменьшения потерь в гидротрансформаторе.

Получается, сегодня ГДТ является гибридной конструкцией, которая сочетает в себе как гидравлику, так и элементы обычного механического сцепления. Если учесть, что современные моторы высокопроизводительные, неизбежно увеличивается крутящий момент и нагрев жидкости в ГДТ.

Также высоки требования к экономичности автомобилей, то есть любые потери нужно сводить к минимуму. По этой причине максимум нагрузки для передачи момента от ДВС на КПП переложено на блокировку гидротрансформатора.

Как проверить соленоид АКПП: на что обратить внимание

Начнем с того, что соленоид АКПП фактически является электромагнитным клапаном-регулятором. Основной задачей является своевременное открытие и закрытие масляного канала, по которому под давлением подается рабочая трансмиссионная жидкость ATF.

При этом важно понимать, что соленоиды коробки автомат, как и любые другие устройства, имеют ограниченный срок службы, могут работать со сбоями или выходит из строя при определенных условиях. Далее мы рассмотрим, какие неисправности соленоидов часто возникают, что делать в данной ситуации и как проверить соленоиды АКПП на работоспособность

Разновидности

Существует несколько разновидностей, в основном селекторы различаются по местоположению и форме ручки.

1. Самым интересным расположение переключателя коробки автомат считается за рулевым колесом. Такое расположение является удобным по нескольким причинам.

• Первая причина – это удобство переключения передач.
• Вторым удобством считается то, что можно установить сплошное сиденье для третьего пассажира спереди. Так селектор коробки типа автомат располагался чаще всего на автомобилях американского производства, которые выпускались до начала 90х годов.

1. Вторым видом расположения селектора переключения передач коробки автомат считается кнопочный на приборной панели. Такой селектор располагался на автомобилях, которые выпущены в 1950 годах. Это расположение удобно для автомобилей с высокой посадкой (джипы, минивены, микроавтобусы и другие).
2. Напольный. Такой вид чаще всего встречается в современных автомобилях. Изначально на полу посередине располагался селектор переключения передач в автомобилях Европейского производства.

Также коробки различаются по методу защиты от случайного переключения режима.

Некоторые рычаги для того, чтобы переключить режим, требуется либо утапливать, либо приподнимать. На самом деле способ действует. Во время движения, когда рычаг находится в положении движения, если его случайно задеть, не включится другой режим, и коробка автомат не будет испорчена.

Помимо того при резкой смене режима автомобиль резко затормозит, и сзади можно получить удар, тогда ремонт автомобиля обойдется еще дороже. На агрегате есть дополнительная кнопка блокировки. Это уже не так практично как первый вариант, но помогает лучше. Здесь для того, чтобы переключить режим, потребуется изначально нажать эту кнопку. Некоторые производители делают особую схему включения передач. Это очень удобно, тогда водителю не требуется никаких дополнительных нажатий, нужно всего лишь провести по всему маршруту селектор и включить нужный режим.

Существует еще одна система защиты от случайного переключения режима, эта система позволяет переключить передачу лишь после нажатия на педаль тормоза.

Ремонт гидроблока АКПП

Ремонт гидроблока начинается с полной компьютерной диагностики, определения кодов ошибок. Для устранения выявленных проблем проводится переборка гидроблока АКПП. Все работы по разборке, сборке с чисткой и заменой расходников производители автоматических коробок рекомендуют проводить одновременно с ремонтом гидротрансформатора и заменой фильтра АКПП.

Если поломка не серьезная, достаточно почистить или промыть гидроблок, не забыв заменить расходники (ремкомплект гидроблока можно приобрести в специализированных местах по продаже запчастей для АКПП). Если это необходимо, также приобретаются и новые соленоиды. Провести промывку гидроблока и ремонт в таком случае можно самостоятельно (при наличии соответствующих знаний и инструментов).

Со временем продукты износа (отложения, мелкие частицы и т.д.) могут забивать или повреждать каналы гидроблока, тем самым нарушая циркуляцию смазывающей жидкости по каналам гидравлической плиты.

Последовательность работ при промывке гидроблока:

Специалисты по ремонту автоматических коробок в целях профилактики рекомендуют промывать гидроблок каждые 80-100 тыс. км. пробега.

Типичные неисправности гидроблока АКПП

По мнению многих автослесарей, ремонт гидроблока является одним из сложнейших направлений обслуживания автомобиля, и в тоже время основным узлом автоматической трансмиссии. Данный узел выполняет крайне важную функцию направления потока трансмиссионной охлаждающей жидкости. Кроме того, он отвечает за процесс переключения скоростей при помощи электронного блока. Схемы гидроблока могут быть разными, однако принцип работы и его функции всегда одинаковы.

Гидроблок во время движения автомобиля с автоматической коробкой передач подвергается сильным нагрузкам, поэтому несоблюдение правильного режима эксплуатации может привести к его поломке

Так, например, в холодное время года очень важно, перед тем как начать движение, прогреть трансмиссионную жидкость. Это необходимо для нормальной работы гидроблока и коробки в целом

Из-за чего случаются неполадки с гидроблоком?

Неисправности гидроблока акпп часто возникают в результате нарушений в системе охлаждения, если владелец не будет регулярно менять охлаждающую жидкость. Нужно отметить, что это не только самый важный, но и самый ломкий элемент трансмиссии. Из-за постоянных нагрузок он изнашивается быстрее других узлов. Устранить поломку самостоятельно, как и определить причину неисправности, весьма затруднительно, так как для диагностики следует демонтировать коробку передач. АКПП технически устроена гораздо сложнее механической, поэтому ремонт или замена ее узлов будет стоить больших денег. В этом случае самодеятельность может нанести больший вред, чем сама поломка.

Самостоятельный ремонт гидроблока — возможен ли?

Некоторые водители, наблюдавшие за работой мастера в салоне, не видят сложностей в самостоятельном ремонте АКПП. После демонтажа и вскрытия корпуса коробки передач проверка клапанов, скорее всего, покажет, что они нуждаются в прочистке. Но вот без специального оборудования сделать это практически невозможно. Все, что сможет сделать водитель в домашних условиях, даже обладая опытом, это заменить пружины, которые довольно быстро изнашиваются. Теперь необходимо выполнить обратную сборку. Как показывает практика, допущение даже небольшой ошибки при сборке коробки передач чревато печальными последствиями.

Довольно часто причина поломки гидроблока кроется в загрязнении деталей от работы фрикционов. Залипание золотников также является причиной толчков во время переключения скоростей. Неисправная работа даже одного клапана гидроблока ведет к потере давления в сцеплении, неисправности фрикционов, потере одной из скоростей.

При появлении неисправностей чем раньше водитель организует капремонт гидроблока, тем меньшими затратами он обойдется. В процессе капремонта мастер полностью переберет гидроблок, прочистит клапана, поменяет пружины и расходники. Эта процедура подарит агрегату еще несколько лет жизни. Водители, тянущие до последнего с ремонтом, зачастую вынуждены покупать новый мозговой центр коробки. В отдельных случаях требуется полная замена АКПП.

За что отвечают соленоиды в АКПП

Автоматическая трансмиссия представляет собой сложный комплекс, который включает в себя как механику и электронику, так и гидравлику. Именно благодаря слаженной и точной работе всех компонентов, механизмов и устройств АКПП реализована возможность плавного и своевременного переключения передач в автоматическом режиме.

Одним из важных составляющих любой современной коробки — автомат является соленоид АКПП (еще упрощенно называется соленоид гидроблока). От работы соленоидов напрямую зависит не только исправность АКПП, но и срок службы всего агрегата. Далее мы рассмотрим, за что отвечают соленоиды в АКПП, какие вид соленоидов бывают, а также как работает данный элемент.

Для чего нужны соленоиды в АКПП

Блок соленоидов в АКПП открывают и закрывают каналы в гидроплите для прохода ATF масла к узлам коробки. Происходит это следующим образом:

1. Когда нужно переключить передачу, электронный блок ЭБУ подаёт управляющий импульс на масляный насос и определённые соленоиды типа Shift.
2. Насос создаёт давление. Жидкость поступает в гидроблок.
3. Напряжение на электроклапане создаёт магнитное поле в обмотке катушки. Под действием магнитных сил стержень — плунжер — перемещается, открывая канал для тока масла. Параллельно работает другой соленоид, снимая давление в предыдущей передаче.
4. ATF проходит по каналу гидроплиты к поршню. Под давлением жидкости поршень сжимает фрикционные диски, которые тормозят зубчатую передачу в планетарном механизме.
5. ЭБУ получает сигнал об успешном переключении скорости и снимает подачу тока.
6. Магнитное поле в катушке разрушается, и плунжер под действием пружины возвращается на место, закрывая канал.

Помимо переключения передач электроклапаны отвечают за блокировку гидротрансформатора АКПП. Их называют TCC — Torque Converter Clutch. В современных конструкциях муфта блокировки подключается со 2 передачи, чтобы уменьшить потери мощности и усилить разгон. При этом масло в гидротрансформаторе быстрее нагревается и загрязняется фрикционной пылью.

Читать

Схема, ремонт АКПП 4F27E и гидроблока своими руками

Для чего ещё нужны соленоиды в АКПП:

• контролировать и распределять общий поток ATF по каналам гидроплиты(катушка линейного давления EPC);
• создавать «мягкое» переключение с «проскальзыванием»;
• регулировать, подобно термостату,охлаждение масла через радиатор.

Вместе с развитием электронно-управляющей системы АКПП, расширилась функциональность электромагнитных клапанов. Изначально катушки работали по принципу «открыть— закрыть». Позднее появились новые конструкции с возможностью регулировки потока и переключения между 3, 4 или 5 каналами.

Принцип работы гидроблока АКПП

Гидроблок АКПП поддерживает в системе  давление с помощью группы клапанов:

• соленоиды открывают и закрывают каналы для прохода жидкости к фрикционам и ГДТ;
• регуляторы создают линейное давление основной магистрали, необходимое для смазки и охлаждения коробки, а также для блокировки фрикционов. Давление растёт при разгоне автомобиля и включении задней скорости, и снижается при торможении;
• синхронизаторы предотвращают толчки при переключении передач, регулируя последовательность ступенчатого перехода;
• клапаны подстройки меняют значение давлений для улучшения эксплуатационных параметров АКПП;
• гидроаккумуляторы смягчают удары в коробке, поддерживая инерцию сжатия фрикционов за счёт натяжения пружин.

Сигнал на открытие соленоидов поступает от ЭБУ. Положение других клапанов зависит от натяжения пружины и давления жидкости. Давление внутри гидроблока меняется в зависимости от положения дросселя: при повышенном крутящем моменте линейное давление увеличивается, что предотвращает пробуксовку.

Принцип работы гидроблока АКПП

Гидроблок АКПП поддерживает в системе давление с помощью группы клапанов:

• соленоиды открывают и закрывают каналы для прохода жидкости к фрикционам и ГДТ;
• регуляторы создают линейное давление основной магистрали, необходимое для смазки и охлаждения коробки, а также для блокировки фрикционов. Давление растёт при разгоне автомобиля и включении задней скорости, и снижается при торможении;
• синхронизаторы предотвращают толчки при переключении передач, регулируя последовательность ступенчатого перехода;
• клапаны подстройки меняют значение давлений для улучшения эксплуатационных параметров АКПП;
• гидроаккумуляторы смягчают удары в коробке, поддерживая инерцию сжатия фрикционов за счёт натяжения пружин.

Читать Диагностика и ремонт АКПП Шевроле своими руками

Сигнал на открытие соленоидов поступает от ЭБУ. Положение других клапанов зависит от натяжения пружины и давления жидкости. Давление внутри гидроблока меняется в зависимости от положения дросселя: при повышенном крутящем моменте линейное давление увеличивается, что предотвращает пробуксовку.