Ремонт гидротрансформатора
Гидротрансформатор (гидродинамический преобразователь крутящего момента).
Для упрощения понимания: гидротрансформатор являет собой лопастную систему, которая в зависимости от нагрузки на валу выходном изменяет автоматически крутящий момент двигателя. Гидротрансформатор играет роль сцепления в механической трансмиссии, поэтому автомобили, оснащённые АКПП, лишены педали сцепления. Гидротрансформатор – основной элемент, позволяющий Вам наслаждаться комфортом автомобиля с автоматической трансмиссией, не отвлекаясь на выбор передачи.
Водитель передвигая селектор АКПП в положение движения, включает положение планетарного ряда АКПП, соответствующее определённой передаче, имеющей фиксированное передаточное отношение.
На всех этапах работы автомобиля происходит взаимное проскальзывание насосного и турбинного колес гидротрансформатора. Эта конструктивная особенность обеспечивает бесступенчатое изменение передаточного отношения между двигателем и первичным валом АКПП. Момент равномерного движения автомобиля сопровождается выравниванием скорости вращения насоса и турбины, а следственно и снижения общего передаточного отношения гидротрансформатора и АКПП. При работе АКПП гидротрансформатор сглаживает ударные нагрузки в момент переключения. На некоторых гидротрансформаторах, при установившемся движении на повышенных передачах, происходит полная механическая блокировка ГДТ, и он работает как обычное сцепление в МКПП, исключая потерю мощности.
Во время движения автомобиля (а особено при нажатой педали тормоза) основные части гидротрансформатора несут высокие гидравлические и тепловые нагрузки, из-за характера движения ATF жидкости. Поэтому рабочая жидкость требует дополнительного охлаждения, либо специальным (дополнительным) радиатором, либо при помощи основного радиатора охлаждения двигателя. Неисправности этих радиаторов могут привести к смешиванию (эмульсии) охлаждающей жидкости и трансмиссионной, что приводит к выходу из строя как гидротрансформатор, так и АКПП. Автоматическая трансмиссия и двигатель автомобиля оказывают друг на друга дополнительную тепловую нагрузку, перегрев одного из агрегатов может привести к перегреву другого, и именно гидротрансформатор всегда окажется обязательно повреждённым.
Принцип действия гидротрансформатора и его устройство в целом.
Гидротрансформатор (или же torque converter в заграничных источниках) предназначен для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической трансмиссии (АКПП) и состоит из следующих главных частей (рис. 1):
- насос или насосное колесо (pump)
- плита блокировки гидротрансформатора (lock – up piston)
- турбина или турбинное колесо (turbine)
- статор (stator)
- обгонная муфта (one – way clutch)
Для показа принципа действия гидротрансформатора в качестве элемента, передающего крутящий момент, воспользуемся примером с двумя вентиляторами (рис.3). Один вентилятор (или же насос) включён в сеть и образует поток воздуха. Следующий вентилятор (или же турбина) – выключен, однако, его лопатки вращаются, воспринимая поток воздуха, образуемого насосом. У турбины скорость вращения меньше, чем у насоса. Применяя этот пример по отношению к гидротрансформатора, в нём в качестве вентилятора (насоса), включённого в сеть, выступает крыльчатка насосного колеса.
Насосное колесо связано механически с двигателем. В качестве выключенного вентилятора (турбины) выступает турбинное колесо, соединённое через шлицы с валом коробки передач. Подобно насосу – вентилятору, крыльчатка насосного колеса гидротрансформатора при вращении создаёт поток, только уже жидкости (масла), а не воздуха. Поток масла, как и в вышеупомянутом случае с вентилятором – турбиной, приводит во вращение турбинное колесо гидротрансформатора. В данном случае гидротрансформатор работает как простая гидромуфта, только лишь передавая посредством жидкости крутящий момент от двигателя на вал АКПП, при этом не увеличивая его. Увеличение оборотов двигателя в этом случае не приводит к существенно ощутимому увеличению передаваемого крутящего момента.
Теперь опять возвратимся к иллюстрации с вентиляторами. Поток воздуха, крутящий лопатки вентилятора – турбины, рассеивается впустую в пространстве. Если же этот поток, сохраняющий значительную остаточную энергию, направить снова к вентилятору – насосу, он начнёт вращаться быстрее, создавая более мощный поток воздуха, направленный к вентилятору – турбине. Тот, соответственно, тоже начнёт вращаться быстрее. Это явление известно как преобразование (увеличение) крутящего момента.
В гидротрансформаторе в процесс преобразования крутящего момента помимо насосного и турбинного колёс включён статор, который изменяет направление потока жидкости. Подобно воздуху, вращавшему лопатки вентилятора – турбины, поток жидкости (масла), вращавший турбинное колесо ГТ, всё ещё обладает значительной остаточной энергией. Статор направляет этот поток обратно на крыльчатку насосного колеса, заставляя её вращаться быстрее, увеличивая тем самым крутящий момент. Чем меньше скорость вращения турбинного колеса гидротрансформатора по отношению к скорости вращения насосного колеса, тем большей остаточной энергией обладает масло, возвращаемое статором на насос, и тем большим будет момент, создаваемый в гидротрансформаторе.
Турбина всегда имеет скорость вращения меньшую, чем насос. Это соотношение скоростей вращения турбины и насоса максимально при неподвижном автомобиле и уменьшается с увеличением его скорости. Поскольку статор связан с гидротрансформатором через обгонную муфту, которая может вращаться только в одном направлении, то, благодаря особой форме лопаток статора и турбины поток масла направляется на обратную сторону лопаток статора (рис. 3), благодаря чему статор заклинивается и остаётся неподвижным, передавая на вход насоса максимальное количество остаточной энергии масла, сохранившееся после вращения им турбины. Такой режим работы гидротрансформатора обеспечивает максимальную передачу им крутящего момента. Например, при трогании с места гидротрансформатор увеличивает крутящий момент почти в три раза.
По мере разгона автомобиля проскальзывание турбины относительно насоса уменьшается и наступает момент, когда поток масла подхватывает колесо статора и начинает вращать его в сторону свободного хода обгонной муфты (см. рис. 4). Гидротрансформатор перестаёт увеличивать крутящий момент и переходит в режим обычной гидромуфты. В таком режиме гидротрансформатор имеет КПД, не превышающий 85%, что приводит к выделению в нём излишнего тепла и, в конечном счёте, увеличению расхода топлива двигателем автомобиля.
Для устранения этого недостатка используется блокировочная плита (см. рис. 5 ). Она механически связана с турбиной, однако, может перемещаться влево и вправо. Для её смещения влево поток масла, питающий гидротрансформатор, подаётся в пространство между плитой и корпусом гидротрансформатора, обеспечивая их механическую развязку, то есть, плита в таком положении никак не влияет на работу гидротрансформатора.
При достижении автомобилем высокой скорости по особой команде от устройства управления АКПП поток масла изменяется так, что он прижимает блокировочную плиту вправо к корпусу гидротрансформатора ( см. рис. 5 ). Для увеличения силы сцепления на внутреннюю сторону корпуса наносится фрикционный слой. Происходит механическая блокировка насоса и турбины посредством плиты. Гидротрансформатор перестаёт выполнять свои функции. Двигатель жёстко связывается с входным валом АКПП. Естественно, при малейшем торможении автомобиля блокировка немедленно выключается.
Существуют и другие способы блокировки гидротрансформаторов, однако, суть всех способов одна – исключить проскальзывание турбины относительно насоса. В зарубежных источниках такой режим работы гидротрансформатора называется Lock – up (лок – ап).
Корпус гидротрансформатора выполняет ещё одну очень важную функцию. С его помощью осуществляется привод масляного насоса АКПП. Для этого используется дополнительный валик, размещённый внутри вала турбины. С корпусом гидротрансформатора этот валик связан шлицевым соединением. Во многих АКПП масляный насос вращается непосредственно горловиной гидротрансформатора.
Самыми распространёнными поломками гидротрансформатора являются:
- разблокировка обгонной муфты;
- заклинивание обгонной муфты;
- износ сцепления блокировки;
- износ ступицы насосного колеса;
- поломки лопастей колес.
