ГДТ (гидротрансформатор)

Режим блокировки

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Ремонт гидротрансформатора

Покупка нового гидротрансформатора — достаточно дорогое удовольствие. Усложняется ситуация еще и тем, что зачастую на старые подержанные импортные автомобили достать подходящий «бублик» бывает непросто. Поэтому в большинстве случаев автовладельцы предпочитают ремонтировать гидротрансформаторы, тем более что этот узел вполне ремонтопригоден.

Цена самого простого ремонта начинается со значения около 4…5 тысяч российских рублей. Однако сюда нужно добавить стоимость демонтажа трансмиссии, выполнения дефектовки, а также цену новых заменяемых деталей. Как правило ремонт гидротрансформатора состоит из следующих работ:

• Демонтаж и разрезание. Корпус гидротрансформатора в большинстве случаев запаивается. Соответственно, чтобы добраться до его внутренностей, необходимо разрезать корпус.
• Промывка внутренних деталей. Для этого удаляется трансмиссионная жидкость и при помощи чистящих средств выполняется промывка лопастей, каналов и других деталей «бублика».
• Дефектовка. Один из самых ответственных процессов. Во время его выполнения производится проверка всех внутренних деталей гидротрансформатора. При выявлении поврежденных внутренностей принимается решение об их замене или ремонте.
• Замена частей. Как правило, при выполнении ремонтных работ все резиновые и пластмассовые уплотнения меняются на новые. Зачастую также меняются фрикционные накладки и гидроцилиндры. Естественно, что перечисленные запчасти нужно купить дополнительно.
• После выполнения ремонта корпус вновь собирается и запаивается.
• Выполняется балансировка гидротрансформатора. Она нужна для нормальной работы узла в дальнейшем.

При выполнении ремонта важен профессионализм его исполнителей. Дело в том, что гидротрансформатор работает с высокими оборотами и давлениями жидкости. Поэтому здесь очень важна точность настройки узла, поскольку малейшая несоосность или разбалансировка при значительных нагрузках может вновь вывести из строя гидротрансформатор и даже другие элементы автоматической трансмиссии, вплоть до самой АКПП.

Как снять гидротрансформатор АКПП

Работы по проведению снятия гидротрансформатора требуют не только определенных знаний, наличия инструментов и специального высокоточного оборудования, но и навыков. Неправильное проведение работ, а также ошибки при сборке, могут привести к повреждению элементов гидротрансформатора и самой коробки, а также в отдельных случаях и ДВС.  

По этой причине проводить ремонтные работы самостоятельно без надлежащего опыта и инструментов не рекомендуется. Если же принято решение снимать ГДТ, тогда нужно знать, как снять гидротрансформатор с АКПП. Многие специалисты рекомендуют снимать его вместе с коробкой.

Общий порядок выполнения следующий:

Итак, после того, как удалось отсоединить гидротрансформатор от АКПП, можно приступать к его разборке для проведения ремонтных работ. Основные этапы:

Неисправности гидротрансформатора

Износ опорного подшипника. Характерные симптомы – легкий металлический звук при переключениях.
Рост оборотов двигателя не соответствует разгонной динамики. Проблема в обгонной муфте. Если неисправность проявляется только на одной либо нескольких ступенях, проблема в сожженных пакетах фрикционов.
Шуршащий шум при работе двигателя на холостых и низких оборотах (в движении может пропадать). Неисправность игольчатого упорного подшипника между турбинным/реакторным колесом и задней крышкой кожуха ГДТ.
Громкий металлический звук при переключении. Причина в поврежденных лопастях (случается крайне редко).
Потеря динамики на высших передачах. Износ фрикционных накладок муфты блокировки гидротрансформатора. Без должного опыта заметить разницу в динамике на авто с неправильно работающей муфтой бывает сложно. Поэтому чаще всего владельцы сталкиваются уже с последствиями данной неисправности. Фрикционная пыль, клеевой слой накладки загрязняют масло, забивают каналы циркуляции масла. Постоянное проскальзывание перегревает сам «бублик», масло, а вместе с ним и электронику мехатроника. Все это со временем приводит к толчкам, пинкам при смене передач, увеличении времени переключения

Поэтому так важно понимать принцип работы гидротрансформатора и своевременно менять масло в «автомате».

Немного теории

Вы управляли автомобилем с МКПП и не относитесь к «чайникам»? Тогда на первых порах вождения АКПП следите за положением левой ноги. Приобретенная привычка нажимать педаль сцепления, которая отсутствует на авто, оснащенных АКПП может помешать во время езды. Очевидно: перед управлением машиной, оборудованной селектором, научитесь пользоваться только одной ногой — быстро перемещать правую ногу с педали «газа» на «тормоз», не вспоминая  при этом про сцепление.

Рычаг переключения скоростей в автомобилях, оборудованных АКПП, называется селектором, он дополнительно оснащен кнопкой разблокировки, предотвращающей неправильное переключение передач. Основное достоинство указанного типа коробок — возможность подбора электроникой передаточного числа, соответствующего условиям езды, без участия водителя. Отсутствует необходимость учиться плавно переключать передачи: «умная» коробка справляется с этой задачей самостоятельно.

Вождение машины, оснащенной автоматической коробкой передач, начинается с изучения основных режимов работы агрегата, имеющих соответствующие обозначения:

1. «Р» — парковочный, используется для пуска мотора. Селектор переключается в эту позицию при условии полной остановки ТС или при использовании ручника. Некоторые изготовители автомобилей с автоматическими коробками в инструкции по эксплуатации машины указывают необходимость использования ручного тормоза во время применения позиции «Паркинг».
2. «D» — движение вперед, позволяет авто двигаться вперед. От степени нажатия педали «газа» и условий движения транспортного средства передачи будут подбираться автоматически. Находясь в указанном режиме, машина, стоящая на наклонной поверхности, не будет скатываться назад, если угол наклона поверхности не слишком крутой.
3. «R» — задний ход, позволяет автомобилю двигаться назад. Включается это положение после полной остановки авто, плюс при выжатой педали «тормоза».
4. «N» — нейтралка, применяется для прогревания мотора в холодное время года, не рекомендуется переключать селектор в указанное положение во время движения машины. Обеспечивает холостую работу силового агрегата без передачи крутящего момента на колеса.
5. «D2» (или S) — понижение передачи, используется на спусках, подъемах. Остановить машину в этом режиме получится более эффективно, чем при положении «D». Коробка будет использовать только две передачи – первую и вторую.
6. «D1»(или L) — последующий диапазон уменьшения передачи, используется при обледенении дорог, горном серпантине, в отдельных случаях можно использовать для торможения двигателем. В этом режиме автомобиль всегда будет двигаться на первой передаче.

Переключение селектора из положения «D» в позиции «D3»(D2), «D2»(D1) выполняется при движении машины. Усовершенствованные автоматические коробки переключения передач имеют дополнительные режимы разгона:

• экономный — «Е»;
• нормальный — «N»;
• спортивный — «S».

Рекомендуем «чайникам» посмотреть видео о вождении машины с АКПП для начинающих:

Устройство ГДТ

Схематично ГДТ (см. рисунок) можно представить в виде трех лопастных колес (насосное, турбинное и колесо реактора), вращающихся соосно и находящихся в одном корпусе (фото 1), заполненном рабочей жидкостью.Насосное колесо (насос) жестко соединено с корпусом ГДТ, который приводится во вращение коленчатым валом двигателя.Турбинное колесо (турбина) имеет шлицевое соединение с первичным валом коробки передач.Колесо реактора (реактор) соединено с корпусом коробки передач через муфту свободного хода, что позволяет ему быть неподвижным или вращаться относительно насоса и турбины в зависимости от режима работы ГДТ.Рабочая жидкость – жидкость для гидромеханических трансмиссий, нагнетаемая специальным насосом (не путать с насосным колесом) во внутреннюю полость корпуса ГДТ.

Управление системой блокировки

Регулирует режимы работы электромагнитный клапан гидротрансформатора, а точнее, мехатроник, который управляет питающим напряжением на клапане. Изменение силы тока на клапане регулирует распределение жидкости между каналами и силу нажима поршня блокировки. В выборе режима блокировки ЭБУ ориентируется на следующие входные параметры:

• частота вращения коленчатого вала;
• скорость вращения роторной секции;
• частота вращения выходного вала АКПП;
• фактический крутящий момент при заданном положении дроссельной заслонки;
• температура жидкости ATF;
• задействованная передача (перечень включенных пакетов фрикционов, определяющий передаточное число на выходном валу).

Принцип работы

Действует гидротрансформатор по замкнутому циклу. Так, поток АТФ-жидкости передается сперва на турбинное, а затем на реакторное колесо. Поскольку оба имеют лопасти определенной формы, скорость потока возрастает. Жидкость направляется в насосное колесо и увеличивает его обороты. Таким образом, возрастает и крутящий момент. Наиболее высокие значения момента достигаются обычно на минимальной скорости (то бишь когда включена первая передача).

С ростом оборотов двигателя скорость вращения обеих колес выравнивается. При этом включает в действие блокировочная муфта. В таком случае мощность передается напрямую к механической коробке передач. Блокировка гидротрансформатора происходит на каждой из передач, когда выравнивается скорость вращения турбинных и реакторных колес.

Отметим, что в некоторых автоматических коробках передач принцип блокировки несколько иной. Так, в АКПП есть режим с проскальзывающей муфтой. Он позволяет предотвратить полную блокировку. Где этот режим используется? Это необходимо в условиях разгона и высоких нагрузок. Также этот режим позволяет снизить расход топлива и с ним осуществляется более плавное переключение скоростей.

Устройство

Конструкция гидротрансформатора включает в себя всего несколько элементов:

• Насосное колесо;
• Турбинное колесо;
• Статор, он же – реактор;
• Корпус;
• Механизм блокировки;

Монтируется гидротрансформатор на маховике двигателя, но одна из составляющих его имеет жесткую связь с валом коробки передач.

Если провести аналогию этого типа передачи с обычным сцеплением фрикционного типа, то насосное колесо выполняет роль ведущего диска (жестко соединено с коленчатым валом мотора), а турбинное – ведомого (прикрепленного к валу КПП). Вот только физического контакта между этими колесами нет.

Примечательно, что даже расположение этих колес идентично фрикционному сцеплению – турбинное колесо располагается между маховиком и насосным колесом.

Все составные части гидротрансформатора заключены в герметичный корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью — маслом ATF. За счет своей формы этот элемент трансмиссии получил народное название «бублик».

Суть работы гидротрансформатора очень проста. На колесах устройства имеются лопасти, которые перенаправляют жидкость в определенном направлении.

Вращаясь вместе с маховиком, насосное колесо создает поток жидкости и направляет его на лопасти турбины, тем самым и обеспечивается передача усилия.

Если бы конструкция включала только эти два колеса, то гидротрансформатор не отличался бы от гидромуфты, у которой вращающий момент на обеих составляющих практически одинаков.

Но в задачу гидротрансформатора входит не только передача усилия, а и его изменение.

Так, при старте необходимо обеспечить увеличение крутящего момента на ведомом колесе (при начале движения), а во время равномерного движения – исключить так называемое «проскальзывание».

Для выполнения этих функций в конструкции предусмотрены реактор и механизм блокировки.

Реактор представляет собой еще одно лопастное колесо, но значительно меньшего диаметра и располагается оно между турбиной и насосом, с последним реактор связан посредством обгонной муфты.

В задачу этого элемента входит увеличение скорости потока жидкости, что и приводит к повышению крутящего момента.

Работает реактор так: при возникновении большой разницы между основными колесами гидротрансформатора, обгонная муфта блокирует реактор, не давая ему вращаться (из-за этого еще одно название составляющей – статор).

При этом его лопасти, имеющие специальную форму, увеличивают скорость движения потока жидкости, попадающего на него после прохождения турбинного колеса, и направляют его снова на насос.

Таким образом реактор значительно повышает крутящий момент, необходимый для создания достаточного усилия при начале движения.

При равномерном движении гидротрансформатор блокируются, то есть в нем появляется жесткая связь, и делает это используемый в конструкции механизм блокировки.

Ранее в АКПП эта составляющая срабатывала только на повышенных скоростях движения. Сейчас же, используемые электронные системы управления коробкой блокируют гидротрансформатор практически на всех ступенях.

То есть, как только крутящий момент для определенной передачи подходит к требуемым параметрам, механизм срабатывает.

При смене ступени он отключается, чтобы обеспечить плавность переключения и снова включается. Тем самым исключается вероятность «проскальзывания» гидротрансформатора, что повышает его ресурс, снижает потери усилия и уменьшает потребление топлива.

Примечательно, что механизм блокировки, по сути, представляет собой фрикционное сцепление, и работает он по тому же принципу. То есть в конструкции имеется фрикционный диск, который закреплен на турбине.

В отключенном состоянии блокировочного механизма этот диск находится в отжатом состоянии. При включении же блокировки, фрикционы прижимаются к корпусу гидротрансформатора, тем самым и достигается жесткая передача крутящего момента от мотора на КПП.

В целом, если рассмотреть функционирование гидротрансформатора, то существует три режима его работы:

• Трансформация (включается, когда требуется повышение крутящего момента для создания большего усилия. В этом режиме работает реактор, обеспечивая повышение скорости движения потока);
• Гидромуфта (в этом режиме реактор не задействован и вращающий момент на ведущем и ведомом колесе практически одинаков);
• Блокировка (турбина жестко связана с корпусом для уменьшения потерь на «проскальзывание»).

Используемая для управления работой гидротрансформатора электронная система обеспечивает очень быструю смену режима его работы, подстраивая функционирование этого элемента под возникающие условия.

Структура

Несмотря на то, что гидротрансформатор на АКПП имеет достаточно сложный принцип работы, общая структура системы все-таки схожа с механическим сцеплением. Насколько мы знаем, сцепление состоит из двух валов — ведущего, который жестко соединен с двигателем, и ведомого, который подсоединен к трансмиссии.

На гидротрансформаторе, установленном на АКПП, также есть ведущий и ведомый элементы. Но взамен жестко прилегающих друг к другу дисков, эти функции выполняют две турбины, которые вращаются друг напротив друга и не имеют жесткого соединения.

Здесь возникает вопрос: по какому принципу две турбины будут взаимодействовать друг с другом? Как они будут передавать между собой крутящий момент, обеспечивая, таким образом, движение автомобиля в заданном режиме? Оказывается, связующую роль в данной системе выполняет не жесткий элемент, а жидкость, которой является масло.

Однако турбины — это не все элементы, которые участвуют в передаче крутящего момента от двигателя автоматической коробке. Между ведущим и ведомым элементом устанавливается еще одна маленькая турбинка, которая имеет название реактор. Его назначение — трансформирование передаваемой энергии, изменение крутящего момента и усилия, передаваемого от двигателя коробке. Стоит отметить, что в отличие от турбин, реактор вращается не всегда. Его функционирование необходимо лишь в те моменты, когда колесам требуется передача момента, отличного от номинального.

Частые поломки гидротрансформатора и ремонт

Прежде всего, частой проблемой ГДТ является загрязнение его «внутренностей» и масла АТФ продуктами износа уже известных фрикционных накладок.

К этому нужно добавить, что горячая жидкость (нагрев вполне может быть выше 100 градусов по Цельсию), смешанная с абразивными частицами, циркулирует по системе, буквально «выедая» металл на лопатках колес и других элементах внутри «бублика».

Еще высокий нагрев приводит к тому, что быстро выходят из строя сальники, прокладки, уплотнители и другие элементы. Высокие температуры негативно воздействуют на подшипники, может произойти разрушение колес ГДТ.

Также мелкая абразивная пыль от фрикционной накладки из ГДТ попадает вместе с маслом и в саму АКПП, повреждая каналы гидроблока, загрязняя клапана (соленоиды), ухудшая охлаждение масла ATF и т.д.

Получается, именно гидротрансформатор сильно загрязняет трансмиссионное масло,  ухудшая работу и повреждая детали АКПП. Если учесть, что часто фрикционные накладки приклеены к поверхностям, по мере износа в масло попадает не только абразив, но и клей, что еще сильнее ускоряет процесс загрязнения трансмиссионного масла в коробке автомат.

Не трудно догадаться, что если гидротрансформатор отработал около 150-200 тыс. км., его нужно полностью менять или выполнять ремонт гидротрансформатора. С учетом того, что цена на новый ГДТ достаточно высокая (иногда сопоставима со стоимостью самой АКПП), ремонт бублика АКПП  по понятным причинам намного более предпочтителен. 

Если же «бублик» не ремонтировать или не менять, АКПП в  скором времени выйдет из строя. Исключением можно считать только старые АКПП, где блокировка  ГДТ или отсутствовала, или  срабатывала редко на повышенных передачах. Такие коробки имеют как больший ресурс, так и увеличенный интервал замены масла по сравнению с современными аналогами.

Если рассматривать проблемы и поломки гидротрансформатора на обычном примере, с одной стороны, производители стараются сделать машину динамичной и экономичной.  Для этого гидротрансформатор блокируется на всех передачах, причем срабатывает блокировка всегда (степень блокировки, полная или частичная, зависит от интенсивности разгона и нагрузок, этим управляет электроника).

Однако изнашиваются накладки блокировки очень быстро. В результате масло сильно загрязняется, постепенно повреждая АКПП. Часто в случае с современным автоматами на пробегах чуть более 100 тыс. км. плавная блокировка пропадает, вместо этого машина с автоматом дергается при разгоне, появляются рывки АКПП, пробуксовки и т.д.

Единственным способом увеличения ресурса коробки автомат является своевременная замена масла и фильтров АКПП, а также щадящая эксплуатация с минимальными нагрузками (без резких стартов, пробуксовок в грязи, на льду или в снегу, буксировки прицепа и т.д.).

При этом добавим, что даже регулярная замена масла в ряде случаев не позволяет увеличить ресурс современных ГДТ более чем до 200 тыс. км. К этому пробегу фрикционные накладки обычно уже сильно изношены, становясь источником абразива и мусора.

Не удивительно, что автоматическая коробка с таким ГДТ будет пинаться, толкаться, переключаться с ударами и сильно изнашиваться. Проблему можно решить только своевременным ремонтом или заменой ГДТ до появления первых признаков неполадок уже самой АКПП.

Насос, охлаждение

Чтобы рабочая жидкость циркулировала в системе под давлением, в устройстве АКПП есть насос шестеренного типа с внутренним зацеплением. На некоторых коробках используется лопастной элемент. Но вне зависимости от типа, насос приводится в действие от ступицы ГТФ.

Во время работы АКПП жидкость существенно нагревается. Ввиду этого в конструкции коробки предусмотрена охлаждающая система. Она предполагает наличие специального теплообменника, который включен в систему охлаждения ДВС. В некоторых случаях используется отдельный радиатор для АТФ-жидкости, вынесенный в переднюю часть автомобиля.

Инструкция по ремонту

Прежде чем приступить к ремонту транспортного средства следует провести его диагностику. Считаю нужным выделить в ней 3 этапа.

1. Быстрый вид. Часто является бесплатной на многих СТО. Заключается в том, что водитель рассказывает о замеченных ним неполадках и, если они указывают на несложную неисправность, специалисты  проверить уровень масла АКПП или заменить его.
2. Тактильный этап. Если описанные выше действия не помогли, производится осмотр транспортного средства. На данном этапе стоимость диагностики невелика. В нее входит «снимание поддона». Специалисты, скорее всего, снимут коды поломок, проверят давления, проведут стол-тест, проверят на неисправность электропроводку, для определения неисправности без проведения демонтажа. Решением для поломки станет замена масла.
3. Тем автомобилям, пробег которых составляет более 150 тыс. км., скорее всего, понадобится разбирать автомат для выяснения и  устранения причины неисправности. В таком случае, стоит заменить фрикцион ГТФ.

Что касается ремонта гидротрансформатора АКПП, лучше обратиться к специалистам при первых признаках неисправности, тогда Вас ожидают менее серьезные проблемы работы всей системы. Ремонт ГТФ заключается в его разборке, определении пороков деталей и их замена. Разбирается он путем срезания сварного шва корпуса. После того, как проверяются запчасти на дефекты, при необходимости они меняются.  После сборки гидротнасформатора, заваривается его корпус. На данном этапе важным моментом является проверка корпуса на герметичность. Также всегда советую проверять надежно ли прикреплены детали, есть ли внутренний тепловой зазор.

Провести ремонт гидротрансформатора АКПП самостоятельно у себя в гараже практически невозможно, хотя бы из-за отсутствия необходимого оборудования. Которое, кстати, не всегда имеется в автомастерских. Не говоря уже о том, что данная процедура требует определенных знаний и навыков. При неправильном ремонте гидротрансформатор доставит еще больше проблем, чем будучи неисправным.