Принцип работы вариатора ауди
Добавил пользователь Skiper Обновлено: 19.09.2024
Автоматическая коробка передач CVT 01J multitronic Ауди
Название multitronic CVT 01J получила бесступенчатая автоматическая коробка передач автомобилей Audi. Бесступенчатые автоматические коробки также называют коробками вариаторами.
Вариатор CVT 01J multitronic Ауди с функцией tiptronic делает автомобиль максимально динамичным, но в то же время экономичным и в высшей степени комфортным.
CVT— это английская аббревиатура Continuously Variable Transmission, что в переводе значит трансмиссия с плавно изменяемым передаточным отношением или вариатор.
Усовершенствованная Audi концепция CVT базируется на давно известном принципе клиноременных передач, позволяющих бесступенчато изменять передаточное отношение АКПП с помощью так называемого вариатора.
Коробка передач нужна для преобразования крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Такое преобразование необходимо, чтобы адаптировать крутящий момент на колесах автомобиля к изменяющимся условиям движения.
Сейчас практическое применение в основном находят коробки передач со ступенчатым изменением передаточных чисел: механические, автоматизированные и автоматические.
При использовании таких коробок передач неизбежен компромисс между динамикой автомобиля, расходом топлива и комфортом для водителя и пассажиров.
Как известно, ДВС развивает крутящий момент не ступенчато, а плавно. Поэтому для достижения оптимального КПД трансмиссии наиболее предпочтительным является плавное изменение передаточного отношения.
Все реализованные до сих пор концепции CVT работают по принципу вариатора. Из-за неспособности передавать большой крутящий момент они применяются только на малых транспортных средствах и автомобилях нижнего среднего класса с маломощными двигателями.
Тесты независимых организаций показали, что оборудованные этими коробками автомобили демонстрируют посредственные тягово-динамические показатели.
При разработке бесступенчатой автоматической коробки передач концерн Audi отдал предпочтение наиболее прогрессивной на сегодняшний день схеме трансмиссии с вариатором.
Цель Audi заключалась в том, чтобы создать бесступенчатую АКПП для автомобилей верхнего среднего класса, которые бы благодаря ей отличались
не только стремительным разгоном и малым расходом топлива, но и убедительными динамикой и комфортом.
Основным компонентом автоматической коробки передач CVT 01J multitronic является ее вариатор. С его помощью передаточное отношение плавно изменяется от наибольшего значения до наименьшего.
Благодаря вариатору всегда возможна реализация оптимального передаточного отношения.
Благодаря этому двигатель для достижения требуемых наилучших показателей (например, мощности или экономичности) всегда работает в оптимальном режиме.
Вариатор состоит из двух шкивов, ведущего (шкив 1) и ведомого (шкив 2), и натянутой между ними специальной цепи.
Каждый из шкивов представляет собой пару дисков с коническими рабочими поверхностями. Цепь служит для передачи крутящего момента.
Шкив 1 соединен с коленвалом двигателя через промежуточную передачу. От него крутящий момент двигателя передается цепью на шкив 2 и далее на главную передачу.
Благодаря тому, что один диск каждого из шкивов подвижный, меняется радиус установки цепи на шкиве и передаточное отношение плавно изменяется.
Рис.28
Шкивы должны синхронно сдвигаться/раздвигаться так, чтобы цепь оставалась постоянно натянутой и это усилие было достаточным для того, чтобы она не проскальзывала.
В автоматическом режиме возможна реализация любого передаточного отношения в пределах диапазона регулирования.
Число оборотов двигателя определяется желанием водителя (положение педали акселератора и скорость ее нажатия) и величиной сопротивления движению. Изменение передаточного отношения происходит абсолютно плавно и без разрыва потока мощности.
В режиме tiptronic вариатор CVT 01J располагает 6-ю фиксированными передаточными числами для выбора передач вручную. Это позволяет водителю полностью контролировать управление динамикой движения автомобиля.
При наличии соответствующего дополнительного оборудования управлять коробкой передач CVT 01J Ауди в режиме tiptronic можно клавишами на рулевом колесе, то есть с максимальным комфортом.
Зависимость между оборотами двигателя и скоростью движения автомобиля при изменении передаточного отношения на Audi A6 с 2,8 литровым двигателем V6 мощностью 142 кВт.
Бесступенчатая регулировка передаточного отношения позволяет постоянно поддерживать мощность двигателя на максимально возможном уровне (не уходить вниз с кривой внешней характеристики).
При этом разгон осуществляется без разрыва потока мощности. Результат — оптимальная характеристика разгона. При стремлении к экономии малое передаточное отношение позволяет значительно снизить число оборотов двигателя.
Например, при 130 км/ч обороты двигателя составляют не 3200 об/мин, как у 6-ступенчатой механической КПП, а примерно 2450 об/мин. Соответственно, уменьшается и расход топлива.
Благодаря бесступенчатому изменению передаточного отношения, двигатель для достижения требуемых наилучших показателей (например, мощности или экономичности) всегда работает в оптимальном режиме.
Конструкция коробки передач CVT 01J
В зависимости от двигателя его крутящий момент передается на коробку передач через маховик с демпфером крутильных колебаний или через двухмассовый маховик.
Рис.29
Направление вращения для движения задним ходом изменяется с помощью планетарного механизма.
Через промежуточную передачу крутящий момент двигателя передается на вариатор, а оттуда — на главную передачу автоматической коробки передач.
Здесь следует отметить одну новейшую разработку: крутящий момент передает приводная цепь.
Электрогидравлический блок управления (БУ) объединен в единый узел с блоком управления коробки передач. Этот узел находится в картере АКПП.
В режиме tiptronic вариатор Ауди располагает 6 фиксированными передаточными числами для выбора передач вручную.
Технические характеристики коробки передач CVT 01J
Обозначение: multitronic 01J
Заводское обозначение: VL 30
Буквенное обозначение: DZN
Максимальный передаваемый крутящий момент - до 310 Нм
Диапазон передаточных отношений вариатора - 2,40 6 0,40
Диапазон передаточных чисел (частное максимального и минимального передаточных отношений) - 6
Автор: Валерий Моторин Раздел: СБОРНИК
Вариатор помогает сэкономить топливо и повысить комфорт вождения. Кроме того, он проще и дешевле в производстве, чем обычные автоматические коробки передач. Однако бесступенчатые автоматические коробки передач так и не смогли завоевать рынок. Не каждого устраивает особенность работы вариатора, и - что еще хуже – иногда они ломаются.
CVT – это сокращение от английского Continuously Variable Transmission , что означает бесступенчатая коробка передач. Вариатор - во многих отношениях трансмиссия необычная. Вместо классических зубчатых колес здесь используется стальной ремень или цепь, которая движется между двумя парами конических колес, образующих шкив.
Колеса установлены парой на входных и выходных валах. Каждая коническая пара может сближаться друг с другом или расходиться, благодаря чему бесступенчато меняется радиус шкива, и достигается плавное изменение передаточного отношения. При этом крутящий момент непрерывно передается от двигателя к колесам.
При движении с постоянной скоростью мотор работает на необычно низких оборотах, что и способствует снижению расхода топлива и повышению уровня комфорта. Пользователи автомобилей с CVT подчеркивают исключительную плавность движения – без толчков и рывков при старте. Вариаторы, как правило, меньше и легче классических автоматов. Поэтому они часто применяются в небольших городских автомобилях, особенно японских марок.
Но если все так хорошо, то почему доля автомобилей с CVT так мала? Выделить главную причину довольно сложно. Но многих водителей не устраивает специфическая работа коробок этого типа. Добавляешь газ, и двигатель, громко завывая, выходит на высокие обороты без заметного ускорения. Тихо становится лишь при движении с постоянной скоростью. Автолюбителей, любящих посильней вдавить педаль газа в пол, подобное поведение легкового автомобиля раздражает. Впрочем, так ведут себя, главным образом, бесступенчатые коробки передач из 80-х и 90-х годов.
Примерно 10 лет назад на рынке стали появляться CVT с так называемыми виртуальными передачами. В таком случае каждой из передач назначено определенное взаимное положение конических колес. Выбрать необходимую передачу можно, например, с помощью подрулевых лопаток (весел).
Конструктивные особенности
Вариаторы, условно, можно разделить на две группы: со стальным ремнем и цепью. В бесступенчатых трансмиссиях присутствует и гидротрансформатор. Он нужен, прежде всего, для старта с места. Примечательно, но Multitronic обходится без него. В этих коробках используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик.
В тоже время, другие производители упорно работают над усовершенствованием конструкции вариатора. Так Subaru демонстрирует все новые модели, оснащенные бензиновыми двигателями с турбонаддувом, полным приводом и бесступенчатой коробкой CVT (например, Linear tronic для Levorg).
Вариатор Audi 01J или Multitronic VL-300 выпускался с 1999 по 2007 год.
Этот вариатор мог перерабатывать крутящий момент до 310 Нм и монтировался на многие модели с продольно установленным мотором объемом до 3,0 л.:
Судя по отзывам владельцев, надежность данной трансмиссии напрямую зависит от года выпуска: чем он свежее, тем меньше вопросов к работе коробки. Так, в первые годы выпуска ЭБУ вариатора (тот самый Мультитроник) редко жил дольше 100 тыс. км. Причина - сам блок плавает в масле, которое, нагреваясь, разрушает его. В 2003 году после доработки конструкции вариатора, проблему удалось решить.
Вариатор не любит перегрев, раскаленное масло выводит из строя блок управления и необратимо повреждает соленоиды-электрорегуляторы.
Очень чувствительна коробка и к чистоте масла. Так, при его загрязнении, особенно в сочетании с забитым фильтром, все узлы вариатора медленно, но верно разрушаются.
Зимняя езда с непрогретым двигателем быстро приканчивает фрикционы. Буксировать на вариаторе нельзя вообще, иначе он просто выйдет из строя.
Приводная цепь редко доживает до 100 тыс. км пробега, растягиваясь. Ее меняют строго при каждом капитальном ремонте, ведь даже небольшой ее износ ведет к срыву в скольжении цепи по конусам, в результате сами конусы изнашиваются, а передаваемый крутящий момент падает.
К другим особенностям относится очень нежный дифференциал, поэтому управлять таким вариатором нужно крайне аккуратно, избегая резких срывов с места, экстреннего торможения и т.п.
Важно, что если с дифференциалом возникают серьезные проблемы, заменить его в условиях сервиса практически нереально - придется искать замену коробки.
Часто встречаются проблемы с протеканием масла через манжет полуосей. Помогает банальная замена сальников.
Приблизительный ресурс коробки 01J специалисты оценивают в 200 тыс. км. Это при условии регулярного обслуживания. Так, замена трансмиссионной жидкости, обязательно - с заменой фильтра, необходима этому вариатору раз в 50 тыс. км пробега.
0AN / Multitronic VL-380
Вариатор Audi 0AN (Multitronic VL-380) выпускался с 2004 по 2009 годы. Самая редкая в своем семействе коробка монтировалась на модели с моторами V6 и турбодизелями и передавала крутящий момент до 380 Нм.
Ставили 0AN на модели:
Основные жалобы владельцев связаны с нежным устройством вариатора. Так, он не терпит перегрева и грязного масла, не переносит буксировки.
Со временем металлическая пыль и стружка забивает соленоиды, давление смазки падает и встает вопрос о капитальном ремонте коробки с заменой всех ремкомплектов. Поломка ежекционного насоса и течи трансмиссионного масла можно считать досадной и нередкой неприятностью данного вариатора, благо, решается она относительно легко.
Спустя 150 тыс. км пробега с большой вероятностью растягивается цепь, и менять ее необходимо быстро, не дожидаясь износа конусов вариатора.
Примерный ресурс составляет 200 тыс. км до капитального ремонта, при этом замена масла и фильтрующего элемента обязательна каждые 55 тыс. км.
0AW / Multitronic VL-381
Этот вариатор выпускался с 2007 по 2016 годы, до тех пор, пока концерн VAG не прекратил выпуск бесступенчатых трансмиссий с тянущим ремнем.
0AW является логичной заменой морально устаревшего 01J и передает до 400 Нм крутящего момента (для вариатора это рекордные значения). Встретить его можно на таких моделях:
Наиболее распространен же вариатор 0AW на Audi А4 c двигателем TFSI объемом два литра.
В спокойном режиме, это все тот же старый добрый CVT, задействующий для передачи крутящего момента всю поверхность конусов.
К типичным проблемам вариатора относят слабый ежекционный насос и тефлоновые кольца. Если каналы клапанов блока управления забиваются грязным маслом, он откажет и коробка может уйти в аварийный режим. Правда, иногда помогает просто его промывка и чистка.
Приводная цепь растягивается примерно к 200 тыс. км пробега, менять ее нужно сразу же, пока не разрушились конусы. Стоимость конусов вариатора сопоставима с остаточной стоимостью самого автомобиля.
Буксировать неисправный автомобиль с вариатором ни в коем случае нельзя! В противном случае, конуса повреждаются тотально.
Приблизительный срок жизни коробки до капитальной переборки составляет 200 тыс. км. Замена трансмиссионной жидкости обязательно сочетается с заменой фильтра и должна происходить каждые 60 тыс. км.
Итого
В целом, на новых автомобилях Ауди CVT трансмиссии работают отлично - плавно, бесшумно, комфортно. Но после пробега в 150-200 тыс. км эксплуатировать автомобиль с вариатором чревато дорогостоящими поломками.
При эксплуатации вариатора самое главное - аккуратный стиль вождения и регулярное обслуживание трансмиссии.
Вариатор или, правильнее, CVT от англ. Continuously Variable Transmission – бесступенчатая коробка передач, призван был улучшить комфорт вождения. Но популярным вариантом вариаторы так и не стали – владельцы жалуются на особенность их работы и низкую надежность.
Вариатор обязан своим появлением великому Леонардо да Винчи, который предложил этот механизм еще в 1490 году. Но всерьез взялись за новый тип трансмиссии только в начале ХХ века. К 50-м годам предприимчивый голландец Хуб Ван Доорн создал первую такую трансмиссию, назвав ее Variomatic, установил на седан DAF 600, да и продал компании Volvo. А сам продолжил заниматься экспериментами с вариатором, основав компанию, которая с 1995 года входит в семейство концерна Bosch.
Оценив идею, с 80-х гг. многие автопроизводители стали оснащать свои машины бесступенчатыми трансмиссиями.
Что такое вариатор
Главное отличие вариатора от других трансмиссий – отсутствие фиксированных передач. В коробках CVT передаточное число изменяется плавно и незаметно для водителя, в результате – необычайная плавность хода при ровных оборотах двигателя.
Достигается это за счет особенностей конструкции вариатора.
Для передачи крутящего момента с двигателя на колеса в нем вместо классических зубчатых колес используется стальной ремень или цепь. Ремень движется между двух пар конических колес, образуя шкив.
Колеса расположены на входных и выходных валах, каждая пара сближается или расходится друг от друга, тем самым меняя радиус шкива.
Плюсы
При этом мотор работает в диапазоне пониженных оборотов. Это не только хорошо отражается на ресурсе двигателя и его деталей, но и позволяет экономить топливо и уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу.
Минусы
Вариаторы не выдерживают высокой мощности современных автомобилей, потому что их цепь и, тем более, ремень, не могут передать высокий крутящий момент.
Поэтому бесступенчатые КП устанавливают на автомобили с крутящим моментом до 350-400 Нм. Как правило, это машины малого и среднего класса.
Так, автомобили Audi стали оснащать новым типом вариатора – коробкой Multitronic.
Но, пожалуй, самый весомый недостаток вариатора - дороговизна его обслуживания и недолговечность трансмиссии.
Сама конструкция вариатора, при всех его плюсах по КПД и плавности хода, не рассчитана на большие пробеги и высокие нагрузки. CVT не любит пробки, бездорожье и высокие скорости и редко когда доживает до 200 тыс. км.
Мало кто знает, что вариатор надо регулярно обслуживать. Причем простой заменой масла (а оно для вариатора намного дороже, чем для других КПП) дело не обойдется.
Еще необходимо менять фильтры и промывать радиатор в нем, желательно – с его разборкой и промывкой каждые 50-60 тыс. км. Не сделаете этого спустя 100 тысяч – риск поломки вариатора весьма велик. А иногда и гораздо раньше.
Выходят из строя в вариаторах, как правило, две вещи. Ремень, который обеспечивает связку ведущего и ведомого валов, и его достаточно сложная электроника. Причем электроника может давать сбои значительно раньше.
Если ремень рвется и разлетается в клочья (средний срок его жизни – порядка 100 -150 тыс. км) и выводит из строя всю коробку, простой заменой ремня уже не обойтись. Скорее всего, придется ремонтироваться у официалов, а послегарантийный ремонт там обойдется очень недешево.
Итого
К основным недостаткам вариатора относят особенности его работы, сложность и дороговизну обслуживания. Вариатор не рассчитан на высокие нагрузки и огромные пробеги.
По компоновочным соображениям передача крутящего момента на вариатор осуществляется через промежуточную передачу.
Рис.38
Подбором передаточного числа промежуточной передачи вариатора согласуется с различными двигателями. Это позволяет вариатору работать в оптимальном диапазоне крутящего момента.
Работа вариатора Ауди - В основу работы вариатора положена двухконтурная система гидравлического управления. Еще одной особенностью вариатора является наличие в шкиве 1 датчика крутящего момента.
Рис.39
Каждый из шкивов 1 и 2 имеет по одному гидроцилиндру для прижима дисков (прижимные гидроцилиндры) и одному гидроцилиндру для изменения передаточного отношения (регулировочные гидроцилиндры).
Двухконтурная система гидравлического управления позволяет с помощью небольшого объема масла очень быстро изменять передаточное отношение и при сравнительно небольшом давлении масла с достаточной силой прижимать диски шкивов.
Регулировка шкивов вариатора CVT Audi - Динамика регулировки шкивов должна быть очень высокой, что требует соответствующего количества масла в гидравлической системе.
Чтобы сократить необходимый объем масла, регулировочные гидроцилиндры имеют меньшую опорную площадь, нежели прижимные гидроцилиндры.
Рис.40
Высокая динамика регулировки вариатора обеспечивается малой производительностью масляного насоса, что позитивно отражается на КПД агрегата.
Тарельчатая пружина в шкиве 1 и витая пружина в шкиве 2 поджимают цепь при отсутствии давления в гидравлической системе.
Под нажимом витой пружины в шкиве 2 вариатор при отсутствии давления в гидравлической системе устанавливается в положение максимального передаточного отношения.
Прижим вариатора CVT - Для передачи крутящего момента требуется большая сила прижима дисков шкива к цепи. Эта силу обеспечивает соответствующее давление масла в прижимном гидроцилиндре.
Согласно законам гидравлики силу прижима можно варьировать, изменяя давление масла и площадь гидроцилиндра.
Благодаря большой площади прижимных гидроцилиндров, требуется меньшее давление масла для прижима дисков шкивов. Сравнительно низкое давление масла также положительно отражается на КПД.
Буксировка - При буксировке автомобиля шкив 2 приводит в движение шкив 1, что ведет к нагнетанию давления в регулировочных и прижимных гидроцилиндрах шкивов.
Конструкция системы вариатора коробки CVT Audi предусматривает, что при таком динамическом нагнетании давления вариатор устанавливается в положение, соответствующее передаточному отношению примерно 1:1.
Это предохраняет шкив 1 и планетарный механизм от слишком высоких оборотов. Возврату шкива 1 в это положение также способствует тарельчатая пружина.
Электронное управление передаточным отношением вариатора Ауди
Для расчета заданного числа оборотов ведущего шкива вариатора CVT Audi у блока управления АКПП имеется динамическая программа регулирования (DRP).
Она представляет собой усовершенствованную динамическую программу переключения (DSP), известную по ступенчатым АКПП. Так для выбора оптимального передаточного отношения с ее помощью анализируются желание водителя и условия движения.
Рис.41
В зависимости от условий динамическая программа регулирования рассчитывает заданные обороты.
Датчик G182 измеряет на шкиве 1 текущие обороты входного вала.
На основе сравнения фактического и заданного значений блок управления коробкой рассчитывает ток сигнала управления клапаном регулировки давления N216.
Почти пропорционально значению тока управляющего сигнала клапан N216 изменяет давление масла для управления гидравлическим клапаном регулировки передаточного отношения.
Управление передаточным отношением контролируется посредством проверки взаимной достоверности сигналов от G182 (датчик числа оборотов входного вала АКПП), G195 (датчик числа оборотов выходного вала АКПП) и оборотов двигателя.
Гидравлическое управление передаточным отношением вариатора CVT Audi
Благодаря клапану давления предварительного управления VSTV на клапан регулировки давления N216 масло подается под постоянным давлением величиной примерно 5 бар.
В соответствии с током управляющего сигнала, рассчитанным блоком управления АКПП, клапан N216 создает управляющее давление, влияющее на положение клапана регулировки передаточного отношения.
Рис.42
Чем выше ток управляющего сигнала, тем выше управляющее давление. В зависимости от управляющего давления клапан регулировки передаточного отношения подает давление масла на регулировочный гидроцилиндр шкива 1 или 2.
При управляющем давлении от 1,8 до 2,2 бар клапан регулировки передаточного отношения закрыт.
При управляющем давлении менее 1,8 бар регулировочное давление подается на регулировочный гидроцилиндр шкива 1, в то время как из регулировочного гидроцилиндра шкива 2 масло стекает в картер.
Шкивы вариатора устанавливаются в положение минимального передаточного отношения.
При управляющем давлении более 2,2 бар регулировочное давление подается на регулировочный гидроцилиндр шкива 2, в то время как из регулировочного гидроцилиндра шкива 1 масло стекает в картер.
Шкивы коробки-автомат устанавливаются в положение максимального передаточного отношения.
Читайте также: