Bort222
Новичок
- Регистрация
- 17.05.2005
- Сообщения
- 162
- Реакции
- 3
- Баллы
- 0
Текст взят с форума сайта http://www.hondamotor.ru автор Vladimir2
Мне он понравился как максимально доходчивый и правильный!!! (Особенно про интелект очень точно все описано)
Просто написать так самому не хватало духа и времени.
Большое спасибо Vladimir2
В сети немало текстов и картинок про вариаторы. Но, почему то мало пишут про то, как он, собственно, работает. Поскольку понимание процессов может быть полезным для диагностики и ремонта, я постараюсь в несколько приемов рассказать об этом.
Речь пойдет только о хондовском вариаторе M4VA.
Вариатор состоит из нескольких корпусных литых деталей и крышек в которых смонтированы ведущий и ведомый валы с гидравлически управляемыми шкивами, планетарная передача реверса, три фрикционных, гидравлически управляемых муфты, двухступенчатая главная передача на косозубых шестернях и банальный дифференциал. Между шкивами натянут металлический клиновой наборный ремень. Он состоит из двух бандажных многослойных стальных лент и нанизанных на них трапециевидных металлических пластинок. От приводного вала через цепную передачу приводится шестеренчатый гидронасос, который качает трансмиссионную жидкость. В принципе, она изготовлена на масляной основе, но маслом не называется, потому что помимо смазки она приводит в действие гидравлику вариатора, обеспечивает работу фрикционных муфт и прочное сцепление пластинок клинового ремня с поверхностью шкивов.
Управление работой вариатора осуществляется по трем каналам:
1 Ручное управление
2 Гидравлическое
3 Электрическое
Вручную включается только режим парковки. Т.е. он работает всегда, и когда мотор заглушен и зажигание выключено. Из этого следует, между прочим, неожиданный вывод. Система защиты от дурака, которую японцы используют по максимуму, на парковку не распространяется. Если машина едет накатом, а вы включите парковку - зубчик, блокирующий первую шестерню главной передачи просто срежет, и этот режим у вас исчезнет.
Гидравлически включаются режимы прямого хода и реверса. Т.е. передвинув ручку управления вариатором вы подаете давление ATF в муфту прямого хода или реверса.
Здесь уже есть защита. Если машина еще катится вперед со скоростью более 6 км в час а вы попытаетесь включить реверс - он не включится. Как это происходит - скажу позже.
Электрическое управление вариатора происходит от специального контроллера - мозгов вариатора. Там внутри есть микропроцессор с программой и немного вспомогательной электроники.
Для контроля происходящего с вариатором на нем установлены четыре датчика - датчик оборотов первичного вала, вторичного вала и первой шестерни главной передачи, а также датчик скорости автомобиля. Первые три датчика - индукционные катушки с магнитиком, установленные напротив зубчатых венцов шкивов и первой шестерни главной передачи. Сигнал они выдают только при вращении указанных валов. Состояние их цепи легко проверяется простым омметром - это просто катушка проволоки с магнитиком внутри. Датчик скорости автомобиля мудреней - он сделан на основе датчика Холла и дает сигнал даже при самом медленном вращении коробки дифференциала.
Для электрического управления вариатором в нем установлены четыре электромагнита - три линейных соленоида и один - ключевой. Все они, в отличие от датчика выведены на один разъем.
Линейные соленоиды отличаются тем, что положение их сердечника плавно, а не ступенчато меняется в зависимости от подаваемого на них сигнала. Т.е. у них не два положения - а пропорциональное перемещение сердечника. Один из них регулирует давление гидропривода ведущего шкива, другой - ведомого, а третий плавно управляет стартовым пакетом - так нызывают главную фрикционную муфту. Для управления соленоиды подключены к мозгам по двухпроводной линии каждый. Т.е. и плюсовый и минусовый провода идут в мозги вариатора.
Четвертый соленоид - двухпозиционный - включено или выключено. Он подключен к мозгам только одним - плюсовым проводом. Минусовый - идет на массу. Он используется для функций защиты и включения аварийного режима управления. И только.
Как и в моторе, производительность масляного насоса зависит от оборотов коленвала. В моторе проблему регулирования давления масла решает редукционный клапан. В вариаторе такой клапан тоже стоит. Только он управляемый. Т.е. давление в главной магистрали зависит не от оборотов, а от нагрузки на мотор. Управление этим клапаном осуществляется от промежуточного клапана, который в свою очередь управляется от соленоида. Сделано это для того, чтобы сила сжатия шкивов между собою была пропорциональна моменту, выдаваемому мотором. Об этом моменте мозги вариатора узнают от датчиков мотора - МАР и положения дросселя, сигналы которых тоже заведены в мозги вариатора. Получается, что на большом моменте шкивы сжимаются сильнее - и проскальзывания ремня не происходит. На малой нагрузке сила сжатия уменьшается - нет лишнего износа ремня и выше КПД.
Поехали дальше.
Как осуществляется реверс на вариаторе?
Первичный вал вариатора состоит из двух валов - приводной вал, - на его шлицах находится маховик, который и передает момент с мотора. На противоположном его конце смонтирована планетарная передача. Приводной вал вращается всегда вместе с коленвалом мотора. На его конце прочно закреплена солнечная шестерня планетарки. Он установлен внутри первичного полого вала со шкивом На его конце на шлицах смонтировано водило планетарки с тремя сателлитами. Между водилом и солнечной шестерней смонтирована гидравлически управляемая муфта прямого хода. Корончатая шестерня планетарки вращается на подшипнике на приводном валу и шлицами соединена с гидравлически управляемой муфтой реверса.
Как теперь это все функционирует?
Ручка вариатора в Р или N - все фрикционные муфты разомкнуты. Заводим мотор. приводной вал начинает вращаться. Солнечная шестерня - тоже. Но водило вместе с первичным валом остается неподвижным. Корончатая шестерня через сателлиты крутится в противоположную сторону. Момент никакой никуда не передается.
Переводим ручку вариатора на D. Через клапан давление подается в муфту прямого хода. Она сцепляет между собою солнечную шестерню приводного вала и водило. Первичный вал начинает вращение и через клиноременную передачу начинает крутить вторичный вал. Мы еще не тронулись - а валы оба уже крутятся.
Переводим ручку на R. Давление с муфты прямого хода снимается и пружина внутри раздвигает фрикционные диски муфты. Через клапан подается давление на муфту реверса. В отличие от двух других фрикционных муфт - эта не вращается. Поэтому ее называют еще тормозом реверса. Итак, муфта реверса затормаживает корончатую шестерню планетарки. При этом водило с сателлитами вынужденно крутиться в противоположную сторону, чем вращается солнечная шестерня. Как правило, включение реверса (мы еще не тронулись) сразу слышно - сателлиты планетарной передачи юзжат. Это нормально.
Чем чревато такое управление? Оно достаточно медленное. Разжатие муфт производится встроенными пружинами, а отверстия в гидравлике маленькие. Если водитель пытается в раскачку выехать из сугроба или грязи, быстро и часто переключая D и R, то муфты не успевают до конца выключаться и начинают частично встречно работать - друг на друга. За 20 минут такого издевательства (мотор то мощный!!!) можно спалить фрикционные диски одной из, или обеих муфт.
И еще. Муфты довольно хилые. В том смысле, что они могут передавать большую мощность без проскальзывания. Поэтому хорошо, когда между переключением ручки вариатора на D или на R и последующим нажатием на газ проходит хотя бы одна секунда. За это время муфта окончательно включится и не проскользнет при трогании, даже при энергичном старте.
Как происходит трогание?
Итак, мы нажали на тормоз и перевели ручку вариатора в D. Муфта прямого хода включилась, закрутился первичный вал и через клиновой ремень тот закрутил вторичный вал. На нем установлен стартовый пакет - тоже фрикционная муфта. Ее наружняя обойма жестко скреплена со вторичным валом, а внутренняя конструктивно объединена с первичной шестерней главной передачи. Эта шестерня смонтирована на вторичном валу через мощный двухрядный шарикоподшипник. На ней же сделаны зубцы парковочного механизма.
Пока мы держим тормоз нажатым - муфта разомкнута. Отпустили педаль тормоза. Мозги вариатора подают на соленоид стартового пакета небольшой сигнал - клапан приоткрывается и небольшое давление подается в стартовый пакет. Фрикционные диски поджимаются слегка - с пробуксовкой небольшой момент начинает передаваться на главную передачу - машина трогается. Если на крутом подъеме - то стоит. Если на очень крутом - может и назад откатываться - это нормально. Как только мы касаемся педали газа - сигнал на соленоиде увеличивается и давление в стартовом пакете - тоже. Диски сжимаются сильнее - момент, передаваемый на колеса увеличивается. На какой то скорости диски сжимаются настолько, что перестают пробуксовывать. Все, старт состоялся.
Эта же муфта обеспечивает движение накатом. В режиме D после разгона отпускаем педаль газа. Стартовый пакет размыкается и машина едет накатом. В режиме L наката нет. При отпускании газа стартовый пакет не размыкается и идет интенсивное торможение мотором.
Еще про трогание. Заметили наверное, когда передача включена на D или R, а тормоз еще нажат - стартовый пакет разомкнут. Железно. Если в такой ситуации у вас дергания, плавание оборотов или еще какая фигня - то виноват либо стартовый пакет, либо управляющая им гидравлика с электрикой. И с ними нужно разбираться. Правда, если эта же фигня будет наблюдаться и когда вариатор на Р или на N - то вариатор тут вообще не при чем, - разбирайтесь с холостыми оборотами мотора. Стартовый пакет расчитан на работу с проскальзыванием, поэтому в нем вдвое больше фрикционных дисков, чем в двух других фрикционных муфтах. Тем не менее, он изнашивается, особенно, если часто стартовать тапкой в пол. При плавном трогании пакет быстро выходит на режим полного включения и износ минимален. При резком - износ больше, поскольку те же обороты достигаются при большем передаваемом моменте. При трогании активно задействована работа мозгов вариатора. Увеличивая момент, передаваемый на колеса, мозги контролируют обороты мотора. Эти два процесса - рост момента и оборотов мотора должны развиваться согласованно. Это получается, если характеристика стартового пакета (зависимость момента от давления ATF) расчетная. Она зависит как от состояния износа фрикционных дисков так и, особенно, - от свойств ATF. Ведь скольжение то у нас мокрое. В этой зависимости часто зарыта собака проблем со стартом. Фрикционные свойства ATF со временем изменяются. В конце концов характеристика стартового пакета выходит за рамки, которые терпит программа мозгов, - разгон начинается с плаванием оборотов. Те инженеры, кто знаком с автоколебаниями с системах регулирования с обратными связями прекрасно понимают, о чем речь. Для ATF Z1 характерно то, что в первую очередь ухудшаются ее фрикционные свойства в холодном состоянии. При разогреве Z1 она неплохо справляется еще долго. Но если ее не менять совсем, то со временем колебания начнутся и с горячей ATF.
Помимо этого, на плавность старта сильно влияет характеристика управляющей гидравлики. Мозги вариатора полагают, что давление в стартовом пакете прямо пропорционально величине сигнала, подаваемого на соленоид стартового пакета. Это так. Но только до тех пор, пока гидравлика чиста. В данной петле управления задействованы клапан соленоида стартового пакета, гидроаккумулятор, обеспечивающий плавность нарастания давления и клапан аварийного режима. Если в этой цепочке где-то засорилось или подклинивает - то характеристика плавной перестает быть, - получаются плавания, или, чаще, дергания на старте. Последние также характерны для предельного износа фрикционных дисков. Различить причину дерганий можно контролем при трогании давления в стартовом пакете.
Чтобы закончить про работу фрикционных муфт добавлю, что все они управляются давлением, стабилизированным специальным редукционным клапаном. Т.е. после управляемого регулятора давления, о котором речь была выше ставится еще один, - неуправляемый редукционный клапан, абсолютно аналогичный по конструкции клапану в масляном насосе мотора. Он выдает на выходе стабилизированное давление ATF, которое не зависит ни от оборотов, ни от нагрузки на мотор. Если вдруг будет засор и этого клапана, то обеспечено полное разрегулирование работы всего вариатора на всех режимах. Но это - очень редко бывает. Кстати, после этого клапана есть еще один неуправляемый редукционный клапан - он просто еще снижает давление ATF, подаваемой для смазки узлов вариатора. В этой магистрали давление самое низкое в сравнении со всеми остальными.
Базовые модели Сивика, где массово пошел вариатор японцы обозначили как VTI и RI. Буквочка I обозначает отнюдь не инжектор, а интеллект. Надо отметить, что интеллекта они запихнули в мозги вариатора немало.
Но вначале - как происходит изменение передаточного отношения?
Металлический наборный клиновой ремень натянут между двумя шкивами. При вращении шкивов зажатые пластинки ремня бегут по некоторой дуге. Сила сжатия каждой пластинки щеками шкивов в каждый момент одинакова для всех зажатых пластинок. Разбирающиеся в математике могут доказать это строго. Остальным придется мне верить на слово. Отсюда следует простой вывод - радиус дуги пропорционален числу зажатых пластинок ремня, которое пропорционально силе сжатия шкивов. Поскольку суммарная величина сил сжатия шкивов тоже изменяется, мы об этом говорили выше - при изменении нагрузки мотора, то правильнее говорить о пропорции:
Отношение радиуса на ведущем шкиве к ведомому равно отношению давлений в гидроприводе ведущего шкива к ведомому. Именно это отношение и определяет передаточное отношение вариатора.
Для того, чтобы менять отношение давлений ATF в шкивах вариатора служит соленоид управления передаточным отношением. Это один из трех линейных соленоидов. В зависимости от величины сигнала от мозгов вариатора он при помощи своего клапана меняет давление управления другим гидравлическим клапаном, который и обеспечивает перераспределение давления по ведущему и ведомому шкивам. Диапазон изменений передаточного отношения от 1:2,7 до 2,7:1 . Т.е. всего - чуть более 5 раз. Пятиступенчатые механические КПП имеют примерно такой же диапазон изменения передаточного отношения от первой до пятой передачи.
Передача момента от ведущего шкива к ведомому идет по напорной ветке ремня. Т.е. металлические пластинки сжимаются между собой и толкают впереди зажатые на ведомом шкиве пластинки. В отличие от ремня резинового, где момент между шкивами передается тянущей веткой ремня.
Управление передаточным отношением осуществляется по системе с обратной связью. Через датчики оборотов ведущего шкива и ведомого мозги вариатора в любой момент знают фактическое передаточное отношение. Зная желаемое и фактическое мозги определяют разницу между ними и изменяют в соответствии с ним сигнал на линейном соленоиде.
Как определяется желаемое передаточное отношение?
Вот тут и начинается интеллект программы мозгов вариатора. Как известно, мощность мотора при равномерном движении равна потребной на потери движения мощности, складываемой из потерь в шинах, трансмиссии и аэродинамических потерь. Водитель педалью газа определяет желаемую ему мощность мотора. А вариатор должен обеспечить такое передаточное отношение трансмиссии, чтобы мотор работал в оптимальном режиме всегда. В многорежимных вариаторах поддерживаются два критерия оптимизации работы мотора: - первый по минимальному потреблению бензина. Он называется экономический и обозначается буковкой Е. Второй - по максимизации момента мотора. Он обеспечивает наилучшую динамику разгона автомобиля, называется спортивный и обозначается буковкой S.
При любом положении дросселя вариатор обеспечивает такие обороты мотора, что в режиме Е - потребление бензина минимально, а в режиме S - максимален момент мотора. Для повседневной езды есть компромиссный режим - D. Это нечто среднее. В этом режиме потребление бензина больше, чем в Е, а момент меньше, чем в S. Некий компромисс.
Сразу совет, когда на каком режиме ездить. Чаще всего я езжу на Е. Жмот я,что тут поделаешь. Когда в машине кроме меня еще пару-тройку человек - я ставлю D. Если же я вижу, как на светофоре кто-нибудь пытается меня "сделать" - я быстро щелкаю на S и с ухмылкой оставляю его за спиною.
Продолжаем про интеллект.
Передаточное отношение трансмиссии связывает обороты мотора и скорость автомобиля. Представте себе график зависимости оборотов мотора (по вертикали) от скорости автомобиля (по горизонтали). Для МКПП на этом графике будут прямые линии, начинающиеся в начале координат. Круче всего - первая передача, наиболее пологая - пятая. Т.е. пять лучей, выходящих из начала координат. Для обычной АКПП из этих прямых кусочков выстраивается пилообразная ломаная - каждая передача работает на определенных скоростях. Т.е. кусочки наклонных прямых соединены вертикальными прямыми - момент переключения АКПП с одной передачи на другую. Момент этот у обычных АКПП не точно зафиксирован, а зависит от многих факторов, поэтому вертикальные участки нашей ломаной можно сделать широкими - размазанными.
У вариатора - еще сложнее. Каждому режиму соответствует своя кривая линия. Кривая она потому, что внешняя характеристика мощности мотора по оборотам тоже кривая. Ниже всего проходит кривая режима Е. Выше нее - режима D, а еще выше - S. Каждая кривая примерно показывает передаточное отношение в стационарном режиме. А если режим нестационарный?
Например, едем мы по дороге. Начинается подъем, а мы педаль газа оставляем в прежнем положении. В связи с подъемом потребная мощность возрастает и скорость машины уменьшается. В машине с МКПП обороты мотора падают и, если его внешняя характеристика достаточно эластична - момент мотора возрастает. Так поддерживается баланс мощности в обычной машине. С вариатором - не так. Его мозги следят за положением дросселя и оборотами. Как только начинается подъем обороты мотора начинают падать. Поскольку дроссель мы не трогали - вариатор понимает, что возросло сопротивление движению и компенсирует это увеличением передаточного отношения. В результате, обороты мотора остаются в оптимальном режиме, в соответствии с выбранным критерием оптимизации.
Таким же образом вариатор вычисляет и компенсирует и спуски на дороге.
Как происходит разгон?
При плавном и медленном движении педали газа - вариатор придерживается той кривой, о которой мы выше говорили. Если же скорость движения педали выше некоторого порога - то алгоритм меняется. Как только вы энергично жмете на педальку - в первый момент вариатор резко увеличивает передаточное отношение. Мотор быстро раскручивается до больших оборотов и вот там уже начинается энергичный разгон машины. Такой способ управления обеспечивает наиболее быстрый разгон машины. Но, он снижает пиковое значение ускорения и вводит задержку в секунду или меньше между нажатием на педальку и толчком в спину. Многим водителям это очень не нравится. Они называют это - ватной реакцией вариатора. С точки зрения субъективных ощущений - да, они не такие яркие, как у МКПП. Но, при одинаковых моторах машина с вариатором окажется далеко впереди машины с любой другой трансмиссией. Поэтому выбирайте - что вам важнее.
При отпускании газа мотору надо перейти на более низкие обороты. Чтобы кинетическая энергия не пропадала даром, вариатор чуть резче понижает передаточное отношение, что субъективно ощущается как добавка момента мотору. Некоторые удивляются - педальку отпускаю, а в спину как подтолкнул кто. Сделано это для экономного расходования энергии и в конечном итоге для снижения потребления бензина в смешанном режиме езды.
Вообще, про все умные мысли, заложенные в программу вариатора не расскажешь, их очень много. Но есть у вариатора и "тупой" режим, - это режим L. Как уже говорилось, в этом режиме не работает движение накатом, т.е. мотор всегда жестко связан с колесами. Это обеспечивает эффективное торможение мотором. Кроме того, при раскрутке мотора - передаточное отношение вариатора не меняется и остается максимальным вплоть до предельных оборотов мотора. Когда же они будут достигнуты - вариатор начинает уменьшать передаточное отношение и машина разгоняется . Т.е. на упомянутом выше графике кривая режима L это прямой крутой лучик до максимальных оборотов, а потом - горизонтальная линия. Угол перехода на самом деле несколько скруглен. Этот график проходит выше всех других и обеспечивает максимально возможное ускорение автомобиля, большее, чем в режиме S. Напомню - режим S оптимизирует максимум момента мотора, а L - мощности. Достигается это, правда, ценою резкого повышения расхода бензина и ресурса мотора. В общем, дело ваше, гонять вам на L или нет. Предупрежу лишь, что на льду в режиме L резкая работа педалью как туда, так и обратно - моментально срывает передок машины в занос. Режим это самый экстремальный и самый тупой. Никакого интеллекта. Я его использую только для буксировки и преодоления крутого бездорожья.
Мне он понравился как максимально доходчивый и правильный!!! (Особенно про интелект очень точно все описано)
Просто написать так самому не хватало духа и времени.
Большое спасибо Vladimir2
В сети немало текстов и картинок про вариаторы. Но, почему то мало пишут про то, как он, собственно, работает. Поскольку понимание процессов может быть полезным для диагностики и ремонта, я постараюсь в несколько приемов рассказать об этом.
Речь пойдет только о хондовском вариаторе M4VA.
Вариатор состоит из нескольких корпусных литых деталей и крышек в которых смонтированы ведущий и ведомый валы с гидравлически управляемыми шкивами, планетарная передача реверса, три фрикционных, гидравлически управляемых муфты, двухступенчатая главная передача на косозубых шестернях и банальный дифференциал. Между шкивами натянут металлический клиновой наборный ремень. Он состоит из двух бандажных многослойных стальных лент и нанизанных на них трапециевидных металлических пластинок. От приводного вала через цепную передачу приводится шестеренчатый гидронасос, который качает трансмиссионную жидкость. В принципе, она изготовлена на масляной основе, но маслом не называется, потому что помимо смазки она приводит в действие гидравлику вариатора, обеспечивает работу фрикционных муфт и прочное сцепление пластинок клинового ремня с поверхностью шкивов.
Управление работой вариатора осуществляется по трем каналам:
1 Ручное управление
2 Гидравлическое
3 Электрическое
Вручную включается только режим парковки. Т.е. он работает всегда, и когда мотор заглушен и зажигание выключено. Из этого следует, между прочим, неожиданный вывод. Система защиты от дурака, которую японцы используют по максимуму, на парковку не распространяется. Если машина едет накатом, а вы включите парковку - зубчик, блокирующий первую шестерню главной передачи просто срежет, и этот режим у вас исчезнет.
Гидравлически включаются режимы прямого хода и реверса. Т.е. передвинув ручку управления вариатором вы подаете давление ATF в муфту прямого хода или реверса.
Здесь уже есть защита. Если машина еще катится вперед со скоростью более 6 км в час а вы попытаетесь включить реверс - он не включится. Как это происходит - скажу позже.
Электрическое управление вариатора происходит от специального контроллера - мозгов вариатора. Там внутри есть микропроцессор с программой и немного вспомогательной электроники.
Для контроля происходящего с вариатором на нем установлены четыре датчика - датчик оборотов первичного вала, вторичного вала и первой шестерни главной передачи, а также датчик скорости автомобиля. Первые три датчика - индукционные катушки с магнитиком, установленные напротив зубчатых венцов шкивов и первой шестерни главной передачи. Сигнал они выдают только при вращении указанных валов. Состояние их цепи легко проверяется простым омметром - это просто катушка проволоки с магнитиком внутри. Датчик скорости автомобиля мудреней - он сделан на основе датчика Холла и дает сигнал даже при самом медленном вращении коробки дифференциала.
Для электрического управления вариатором в нем установлены четыре электромагнита - три линейных соленоида и один - ключевой. Все они, в отличие от датчика выведены на один разъем.
Линейные соленоиды отличаются тем, что положение их сердечника плавно, а не ступенчато меняется в зависимости от подаваемого на них сигнала. Т.е. у них не два положения - а пропорциональное перемещение сердечника. Один из них регулирует давление гидропривода ведущего шкива, другой - ведомого, а третий плавно управляет стартовым пакетом - так нызывают главную фрикционную муфту. Для управления соленоиды подключены к мозгам по двухпроводной линии каждый. Т.е. и плюсовый и минусовый провода идут в мозги вариатора.
Четвертый соленоид - двухпозиционный - включено или выключено. Он подключен к мозгам только одним - плюсовым проводом. Минусовый - идет на массу. Он используется для функций защиты и включения аварийного режима управления. И только.
Как и в моторе, производительность масляного насоса зависит от оборотов коленвала. В моторе проблему регулирования давления масла решает редукционный клапан. В вариаторе такой клапан тоже стоит. Только он управляемый. Т.е. давление в главной магистрали зависит не от оборотов, а от нагрузки на мотор. Управление этим клапаном осуществляется от промежуточного клапана, который в свою очередь управляется от соленоида. Сделано это для того, чтобы сила сжатия шкивов между собою была пропорциональна моменту, выдаваемому мотором. Об этом моменте мозги вариатора узнают от датчиков мотора - МАР и положения дросселя, сигналы которых тоже заведены в мозги вариатора. Получается, что на большом моменте шкивы сжимаются сильнее - и проскальзывания ремня не происходит. На малой нагрузке сила сжатия уменьшается - нет лишнего износа ремня и выше КПД.
Поехали дальше.
Как осуществляется реверс на вариаторе?
Первичный вал вариатора состоит из двух валов - приводной вал, - на его шлицах находится маховик, который и передает момент с мотора. На противоположном его конце смонтирована планетарная передача. Приводной вал вращается всегда вместе с коленвалом мотора. На его конце прочно закреплена солнечная шестерня планетарки. Он установлен внутри первичного полого вала со шкивом На его конце на шлицах смонтировано водило планетарки с тремя сателлитами. Между водилом и солнечной шестерней смонтирована гидравлически управляемая муфта прямого хода. Корончатая шестерня планетарки вращается на подшипнике на приводном валу и шлицами соединена с гидравлически управляемой муфтой реверса.
Как теперь это все функционирует?
Ручка вариатора в Р или N - все фрикционные муфты разомкнуты. Заводим мотор. приводной вал начинает вращаться. Солнечная шестерня - тоже. Но водило вместе с первичным валом остается неподвижным. Корончатая шестерня через сателлиты крутится в противоположную сторону. Момент никакой никуда не передается.
Переводим ручку вариатора на D. Через клапан давление подается в муфту прямого хода. Она сцепляет между собою солнечную шестерню приводного вала и водило. Первичный вал начинает вращение и через клиноременную передачу начинает крутить вторичный вал. Мы еще не тронулись - а валы оба уже крутятся.
Переводим ручку на R. Давление с муфты прямого хода снимается и пружина внутри раздвигает фрикционные диски муфты. Через клапан подается давление на муфту реверса. В отличие от двух других фрикционных муфт - эта не вращается. Поэтому ее называют еще тормозом реверса. Итак, муфта реверса затормаживает корончатую шестерню планетарки. При этом водило с сателлитами вынужденно крутиться в противоположную сторону, чем вращается солнечная шестерня. Как правило, включение реверса (мы еще не тронулись) сразу слышно - сателлиты планетарной передачи юзжат. Это нормально.
Чем чревато такое управление? Оно достаточно медленное. Разжатие муфт производится встроенными пружинами, а отверстия в гидравлике маленькие. Если водитель пытается в раскачку выехать из сугроба или грязи, быстро и часто переключая D и R, то муфты не успевают до конца выключаться и начинают частично встречно работать - друг на друга. За 20 минут такого издевательства (мотор то мощный!!!) можно спалить фрикционные диски одной из, или обеих муфт.
И еще. Муфты довольно хилые. В том смысле, что они могут передавать большую мощность без проскальзывания. Поэтому хорошо, когда между переключением ручки вариатора на D или на R и последующим нажатием на газ проходит хотя бы одна секунда. За это время муфта окончательно включится и не проскользнет при трогании, даже при энергичном старте.
Как происходит трогание?
Итак, мы нажали на тормоз и перевели ручку вариатора в D. Муфта прямого хода включилась, закрутился первичный вал и через клиновой ремень тот закрутил вторичный вал. На нем установлен стартовый пакет - тоже фрикционная муфта. Ее наружняя обойма жестко скреплена со вторичным валом, а внутренняя конструктивно объединена с первичной шестерней главной передачи. Эта шестерня смонтирована на вторичном валу через мощный двухрядный шарикоподшипник. На ней же сделаны зубцы парковочного механизма.
Пока мы держим тормоз нажатым - муфта разомкнута. Отпустили педаль тормоза. Мозги вариатора подают на соленоид стартового пакета небольшой сигнал - клапан приоткрывается и небольшое давление подается в стартовый пакет. Фрикционные диски поджимаются слегка - с пробуксовкой небольшой момент начинает передаваться на главную передачу - машина трогается. Если на крутом подъеме - то стоит. Если на очень крутом - может и назад откатываться - это нормально. Как только мы касаемся педали газа - сигнал на соленоиде увеличивается и давление в стартовом пакете - тоже. Диски сжимаются сильнее - момент, передаваемый на колеса увеличивается. На какой то скорости диски сжимаются настолько, что перестают пробуксовывать. Все, старт состоялся.
Эта же муфта обеспечивает движение накатом. В режиме D после разгона отпускаем педаль газа. Стартовый пакет размыкается и машина едет накатом. В режиме L наката нет. При отпускании газа стартовый пакет не размыкается и идет интенсивное торможение мотором.
Еще про трогание. Заметили наверное, когда передача включена на D или R, а тормоз еще нажат - стартовый пакет разомкнут. Железно. Если в такой ситуации у вас дергания, плавание оборотов или еще какая фигня - то виноват либо стартовый пакет, либо управляющая им гидравлика с электрикой. И с ними нужно разбираться. Правда, если эта же фигня будет наблюдаться и когда вариатор на Р или на N - то вариатор тут вообще не при чем, - разбирайтесь с холостыми оборотами мотора. Стартовый пакет расчитан на работу с проскальзыванием, поэтому в нем вдвое больше фрикционных дисков, чем в двух других фрикционных муфтах. Тем не менее, он изнашивается, особенно, если часто стартовать тапкой в пол. При плавном трогании пакет быстро выходит на режим полного включения и износ минимален. При резком - износ больше, поскольку те же обороты достигаются при большем передаваемом моменте. При трогании активно задействована работа мозгов вариатора. Увеличивая момент, передаваемый на колеса, мозги контролируют обороты мотора. Эти два процесса - рост момента и оборотов мотора должны развиваться согласованно. Это получается, если характеристика стартового пакета (зависимость момента от давления ATF) расчетная. Она зависит как от состояния износа фрикционных дисков так и, особенно, - от свойств ATF. Ведь скольжение то у нас мокрое. В этой зависимости часто зарыта собака проблем со стартом. Фрикционные свойства ATF со временем изменяются. В конце концов характеристика стартового пакета выходит за рамки, которые терпит программа мозгов, - разгон начинается с плаванием оборотов. Те инженеры, кто знаком с автоколебаниями с системах регулирования с обратными связями прекрасно понимают, о чем речь. Для ATF Z1 характерно то, что в первую очередь ухудшаются ее фрикционные свойства в холодном состоянии. При разогреве Z1 она неплохо справляется еще долго. Но если ее не менять совсем, то со временем колебания начнутся и с горячей ATF.
Помимо этого, на плавность старта сильно влияет характеристика управляющей гидравлики. Мозги вариатора полагают, что давление в стартовом пакете прямо пропорционально величине сигнала, подаваемого на соленоид стартового пакета. Это так. Но только до тех пор, пока гидравлика чиста. В данной петле управления задействованы клапан соленоида стартового пакета, гидроаккумулятор, обеспечивающий плавность нарастания давления и клапан аварийного режима. Если в этой цепочке где-то засорилось или подклинивает - то характеристика плавной перестает быть, - получаются плавания, или, чаще, дергания на старте. Последние также характерны для предельного износа фрикционных дисков. Различить причину дерганий можно контролем при трогании давления в стартовом пакете.
Чтобы закончить про работу фрикционных муфт добавлю, что все они управляются давлением, стабилизированным специальным редукционным клапаном. Т.е. после управляемого регулятора давления, о котором речь была выше ставится еще один, - неуправляемый редукционный клапан, абсолютно аналогичный по конструкции клапану в масляном насосе мотора. Он выдает на выходе стабилизированное давление ATF, которое не зависит ни от оборотов, ни от нагрузки на мотор. Если вдруг будет засор и этого клапана, то обеспечено полное разрегулирование работы всего вариатора на всех режимах. Но это - очень редко бывает. Кстати, после этого клапана есть еще один неуправляемый редукционный клапан - он просто еще снижает давление ATF, подаваемой для смазки узлов вариатора. В этой магистрали давление самое низкое в сравнении со всеми остальными.
Базовые модели Сивика, где массово пошел вариатор японцы обозначили как VTI и RI. Буквочка I обозначает отнюдь не инжектор, а интеллект. Надо отметить, что интеллекта они запихнули в мозги вариатора немало.
Но вначале - как происходит изменение передаточного отношения?
Металлический наборный клиновой ремень натянут между двумя шкивами. При вращении шкивов зажатые пластинки ремня бегут по некоторой дуге. Сила сжатия каждой пластинки щеками шкивов в каждый момент одинакова для всех зажатых пластинок. Разбирающиеся в математике могут доказать это строго. Остальным придется мне верить на слово. Отсюда следует простой вывод - радиус дуги пропорционален числу зажатых пластинок ремня, которое пропорционально силе сжатия шкивов. Поскольку суммарная величина сил сжатия шкивов тоже изменяется, мы об этом говорили выше - при изменении нагрузки мотора, то правильнее говорить о пропорции:
Отношение радиуса на ведущем шкиве к ведомому равно отношению давлений в гидроприводе ведущего шкива к ведомому. Именно это отношение и определяет передаточное отношение вариатора.
Для того, чтобы менять отношение давлений ATF в шкивах вариатора служит соленоид управления передаточным отношением. Это один из трех линейных соленоидов. В зависимости от величины сигнала от мозгов вариатора он при помощи своего клапана меняет давление управления другим гидравлическим клапаном, который и обеспечивает перераспределение давления по ведущему и ведомому шкивам. Диапазон изменений передаточного отношения от 1:2,7 до 2,7:1 . Т.е. всего - чуть более 5 раз. Пятиступенчатые механические КПП имеют примерно такой же диапазон изменения передаточного отношения от первой до пятой передачи.
Передача момента от ведущего шкива к ведомому идет по напорной ветке ремня. Т.е. металлические пластинки сжимаются между собой и толкают впереди зажатые на ведомом шкиве пластинки. В отличие от ремня резинового, где момент между шкивами передается тянущей веткой ремня.
Управление передаточным отношением осуществляется по системе с обратной связью. Через датчики оборотов ведущего шкива и ведомого мозги вариатора в любой момент знают фактическое передаточное отношение. Зная желаемое и фактическое мозги определяют разницу между ними и изменяют в соответствии с ним сигнал на линейном соленоиде.
Как определяется желаемое передаточное отношение?
Вот тут и начинается интеллект программы мозгов вариатора. Как известно, мощность мотора при равномерном движении равна потребной на потери движения мощности, складываемой из потерь в шинах, трансмиссии и аэродинамических потерь. Водитель педалью газа определяет желаемую ему мощность мотора. А вариатор должен обеспечить такое передаточное отношение трансмиссии, чтобы мотор работал в оптимальном режиме всегда. В многорежимных вариаторах поддерживаются два критерия оптимизации работы мотора: - первый по минимальному потреблению бензина. Он называется экономический и обозначается буковкой Е. Второй - по максимизации момента мотора. Он обеспечивает наилучшую динамику разгона автомобиля, называется спортивный и обозначается буковкой S.
При любом положении дросселя вариатор обеспечивает такие обороты мотора, что в режиме Е - потребление бензина минимально, а в режиме S - максимален момент мотора. Для повседневной езды есть компромиссный режим - D. Это нечто среднее. В этом режиме потребление бензина больше, чем в Е, а момент меньше, чем в S. Некий компромисс.
Сразу совет, когда на каком режиме ездить. Чаще всего я езжу на Е. Жмот я,что тут поделаешь. Когда в машине кроме меня еще пару-тройку человек - я ставлю D. Если же я вижу, как на светофоре кто-нибудь пытается меня "сделать" - я быстро щелкаю на S и с ухмылкой оставляю его за спиною.
Продолжаем про интеллект.
Передаточное отношение трансмиссии связывает обороты мотора и скорость автомобиля. Представте себе график зависимости оборотов мотора (по вертикали) от скорости автомобиля (по горизонтали). Для МКПП на этом графике будут прямые линии, начинающиеся в начале координат. Круче всего - первая передача, наиболее пологая - пятая. Т.е. пять лучей, выходящих из начала координат. Для обычной АКПП из этих прямых кусочков выстраивается пилообразная ломаная - каждая передача работает на определенных скоростях. Т.е. кусочки наклонных прямых соединены вертикальными прямыми - момент переключения АКПП с одной передачи на другую. Момент этот у обычных АКПП не точно зафиксирован, а зависит от многих факторов, поэтому вертикальные участки нашей ломаной можно сделать широкими - размазанными.
У вариатора - еще сложнее. Каждому режиму соответствует своя кривая линия. Кривая она потому, что внешняя характеристика мощности мотора по оборотам тоже кривая. Ниже всего проходит кривая режима Е. Выше нее - режима D, а еще выше - S. Каждая кривая примерно показывает передаточное отношение в стационарном режиме. А если режим нестационарный?
Например, едем мы по дороге. Начинается подъем, а мы педаль газа оставляем в прежнем положении. В связи с подъемом потребная мощность возрастает и скорость машины уменьшается. В машине с МКПП обороты мотора падают и, если его внешняя характеристика достаточно эластична - момент мотора возрастает. Так поддерживается баланс мощности в обычной машине. С вариатором - не так. Его мозги следят за положением дросселя и оборотами. Как только начинается подъем обороты мотора начинают падать. Поскольку дроссель мы не трогали - вариатор понимает, что возросло сопротивление движению и компенсирует это увеличением передаточного отношения. В результате, обороты мотора остаются в оптимальном режиме, в соответствии с выбранным критерием оптимизации.
Таким же образом вариатор вычисляет и компенсирует и спуски на дороге.
Как происходит разгон?
При плавном и медленном движении педали газа - вариатор придерживается той кривой, о которой мы выше говорили. Если же скорость движения педали выше некоторого порога - то алгоритм меняется. Как только вы энергично жмете на педальку - в первый момент вариатор резко увеличивает передаточное отношение. Мотор быстро раскручивается до больших оборотов и вот там уже начинается энергичный разгон машины. Такой способ управления обеспечивает наиболее быстрый разгон машины. Но, он снижает пиковое значение ускорения и вводит задержку в секунду или меньше между нажатием на педальку и толчком в спину. Многим водителям это очень не нравится. Они называют это - ватной реакцией вариатора. С точки зрения субъективных ощущений - да, они не такие яркие, как у МКПП. Но, при одинаковых моторах машина с вариатором окажется далеко впереди машины с любой другой трансмиссией. Поэтому выбирайте - что вам важнее.
При отпускании газа мотору надо перейти на более низкие обороты. Чтобы кинетическая энергия не пропадала даром, вариатор чуть резче понижает передаточное отношение, что субъективно ощущается как добавка момента мотору. Некоторые удивляются - педальку отпускаю, а в спину как подтолкнул кто. Сделано это для экономного расходования энергии и в конечном итоге для снижения потребления бензина в смешанном режиме езды.
Вообще, про все умные мысли, заложенные в программу вариатора не расскажешь, их очень много. Но есть у вариатора и "тупой" режим, - это режим L. Как уже говорилось, в этом режиме не работает движение накатом, т.е. мотор всегда жестко связан с колесами. Это обеспечивает эффективное торможение мотором. Кроме того, при раскрутке мотора - передаточное отношение вариатора не меняется и остается максимальным вплоть до предельных оборотов мотора. Когда же они будут достигнуты - вариатор начинает уменьшать передаточное отношение и машина разгоняется . Т.е. на упомянутом выше графике кривая режима L это прямой крутой лучик до максимальных оборотов, а потом - горизонтальная линия. Угол перехода на самом деле несколько скруглен. Этот график проходит выше всех других и обеспечивает максимально возможное ускорение автомобиля, большее, чем в режиме S. Напомню - режим S оптимизирует максимум момента мотора, а L - мощности. Достигается это, правда, ценою резкого повышения расхода бензина и ресурса мотора. В общем, дело ваше, гонять вам на L или нет. Предупрежу лишь, что на льду в режиме L резкая работа педалью как туда, так и обратно - моментально срывает передок машины в занос. Режим это самый экстремальный и самый тупой. Никакого интеллекта. Я его использую только для буксировки и преодоления крутого бездорожья.
