1.2.7. ЖИКЛЁРЫ И ГИДРОАККУМУЛЯТОРЫ
Второй основной задачей
любой системы управления АКПП,
после определения моментов переключения
передач, является задача обеспечение
требуемого качества самих переключений.
Иными словами система управления
АКПП должна так управлять
переключениями, чтобы исключить
слишком длительное скольжение
фрикционных элементов, но при
этом и не слишком быстро
их включать, иначе, пассажиры
будут ощущать во время переключения
передач толчки. Все эти моменты,
связанные с качеством переключения
передач, обуславливаются скоростью
изменения давления в гидроприводах
фрикционных элементов управления
АКПП. Если давление в гидроприводе
нарастает слишком быстро, то
во время переключения передачи
будет ощущаться толчок. При слишком
медленном нарастании давления
фрикционные элементы будут слишком
долго скользить, что отражается
неоправданным увеличением оборотов
двигателя, и, кроме того, отрицательно
сказывается на долговечности
фрикционных элементов.
Поэтому в системе
управления любой АКПП можно
найти элементы, отвечающие за
качество переключения передач.
К таким элементам относятся
жиклёры и гидроаккумуляторы, которые
используются в настоящее время в каждой
модели АКПП, независимо от используемой
на ней типа системы управления (чисто
гидравлическая или электрогидравлическая).
Если управление АКПП осуществляется
с помощью электронного блока управления,
то за качество переключения дополнительно
отвечает еще и сам блок управления, который
во время переключения передачи соответствующим
образом изменяет давление в основной
магистрали. Кроме того, в некоторых моделях
АКПП используются специальные соленоиды,
назначение которых - обеспечение требуемого
качества переключения передач.
Жиклёры
Жиклёр - это резкое
локальное уменьшение площади
поперечного сечения канала (рис.6-26).
Жиклёр создает дополнительное
сопротивление для движения жидкости,
что позволяет, например, снизить
скорость заполнения жидкостью
гидроцилиндра или бустера фрикционного
элемента управления.
Из-за резкого изменения
поперечного сечения канала жидкость
не может свободно проходить
через жиклёр, и поэтому со
стороны насоса создается повышенное
давления, а за жиклёром формируется
более низкое давление. Если за
жиклёром нет тупика, т.е. жидкость
может свободно двигаться дальше,
то в канале возникает перепад
давлений. Если же после жиклёра
имеется тупик в виде гидроцилиндра
или бустера фрикционного элемента
управления (рис.6-27), то давление
по обе стороны жиклёра по
истечении некоторого времени
постепенно станет одинаковым.
Жиклёры используются
в гидросистемах управления АКПП для
обеспечения плавного нарастания давления
или управления расходом жидкости. Как
правило, жиклёры устанавливаются перед
гидроцилиндром или бустером фрикционных
элементов управления АКПП, где они совместно
с гидроаккумуляторами формируют требуемый
закон нарастания давления. Поэтому при
включении фрикционного элемента управления
жиклёры играют весьма существенную роль.
Однако, для того, чтобы процесс переключения
передачи проходил с высоким качеством
(без заметных толчков автомобиля и повышенного
скольжения во фрикционных элементах
управления), необходимо быстро сбрасывать
давление в гидроприводе выключаемого
элемента управления. Наличие же в канале
жиклёра не позволяет это сделать, поэтому
в схемах управления АКПП иногда к гидроприводу
подводятся два канала (рис.6-28).
В одном канале устанавливается
жиклёр, а во втором шариковый
клапан одностороннего действия.
Во время включения фрикционного
элемента давление жидкости, подводимой
из основной магистрали, прижимает
шарик к седлу клапана (рис.6-28а).
В результате жидкость попадает
в гидропривод только через
жиклёр, и формирование давления
происходит по заданному закону.
В случае выключения фрикционного
элемента гидропривод соединяется
со сливной магистралью, поэтому
давление отжимает шарик клапана
одностороннего действия (рис.6-28б),
и жидкость вытекает по двум
каналам, что значительно увеличивает
скорость его опорожнения.
Жиклёры, как правило,
располагаются в сепараторной
пластине клапанной коробки, и
представляют собой отверстия
вполне определенного диаметра (рис.6-29).
Гидроаккумуляторы
Гидроаккумулятор представляет
собой обычный цилиндр с подпружиненным
поршнем, который устанавливается параллельно
гидроцилиндру или бустеру фрикционного
элемента управления АКПП, и его задачей
является снижение скорости нарастания
давления в гидроприводе. В настоящее
время используются два типа аккумуляторов:
обычные и управляемые клапаном.
В случае использования
обычного гидроаккумулятора (рис.6-30),
процесс включения любого фрикционного
элемента можно разделить на четыре этапа
(рис.6-31):
•
этап заполнения цилиндра или
бустера;
•
этап перемещения поршня;
•
этап неуправляемого включения
фрикционного элемента;
•
этап управляемого включения
фрикционного элемента.
После того, как клапан
переключения переместится и
соединит основную
магистраль с каналом
подвода давления в гидропривод
фрикционного элемента управления
АКПП, жидкость начинает заполнять
цилиндр или бустер (этап заполнения).
По окончании этого этапа поршень
гидропривода под действием давления
начинает перемещаться, выбирая
при этом зазор во фрикционном
элементе (этап перемещения поршня).
При соприкосновении поршня с
пакетом фрикционных дисков поршень
останавливается и начинает сжимать
пакет фрикционных дисков. Причем,
поскольку перемещение поршня
прекратилось, то давление в гидроцилиндре
или бустере, практически мгновенно
изменяется до некоторой величины,
которая определяется жёсткостью
и величиной предварительной
деформацией пружины гидроаккумулятора.
Следует отметить, что
жёсткость и предварительная
деформация пружины подбираются
таким образом, чтобы на первых
трех этапах работы поршень
гидроаккумулятора оставался неподвижным.
После того, как давление в гидроприводе
и, следовательно, в гидроаккумуляторе
достигнет величины, при которой сила
давления на поршень гидроаккумулятора,
будет способна преодолеть силу пружины,
начнется заключительный, этап управляемого
включения фрикционного элемента. Перемещение
поршня гидроаккумулятора приводит к
снижению интенсивности нарастания давления
в гидроприводе, и в результате происходит
плавное включение фрикционного элемента.
В момент остановки поршня гидроаккумулятора
давление в гидроцилиндре или бустере
должно стать равным давлению основной
магистрали. На этом процесс включения
фрикционного элемента заканчивается.
Нетрудно показать, что,
чем меньше жёсткость или предварительная
деформация пружины гидроаккумулятора,
тем меньше скачок давления на третьем
этапе включения фрикционного элемента
управления и тем более растянут этап
управляемого скольжения фрикционного
элемента (рис.6-31а). И, наоборот, увеличение
жёсткости или величины предварительной
деформации пружины приводят к большему
скачку давления в гидроприводе и уменьшению
времени скольжения фрикционного элемента.
Следует отметить, что
изменение жёсткости пружины
в ту или иную сторону от
номинальной величины приведет
к ухудшению качества включения
фрикционного элемента. Уменьшение
жёсткости или величины предварительной
деформации пружины вызовет чрезмерное
длительное скольжение фрикционного
элемента, и, как следствие этого,
быстрый износ фрикционных накладок.
При увеличении этих двух параметров
включение фрикционного элемента
должно происходить ударно, что
будет ощущаться пассажирами
автомобиля в форме неприятных
толчков.
Таким образом, качество
включения фрикционного элемента
определяется тем, насколько правильно
подобраны жёсткость и величина
предварительной деформации пружины
гидроаккумулятора. Однако, такое устройство
гидроаккумулятора не позволяет изменять
время включения фрикционного элемента
в зависимости от того, с какой интенсивность
водитель нажимает на педаль управления
дроссельной заслонкой. Как уже отмечалось
выше, если водитель спокойный и не нажимает
до упора на педаль управления дроссельной
заслонкой, то гидросистема должна обеспечивать
мягкие, практически незаметные переключения.
Если же водитель предпочитает разгон
с большим ускорением, то основная задача
системы управления в этом случае - обеспечить
быстрые во времени переключения, принося
в жертву этому качество переключения.
И все это должен обеспечивать один и тот
же гидроаккумулятор. Для решения этой
задачи в автоматических коробках передач
используется весьма простой прием. К
поршню гидроаккумулятора со стороны
расположения пружины подводится давление,
называемое давлением подпора (рис.6-32).
Как правило, в качестве
давления подпора используется TV-давление
или давление, формируемое специальным
клапаном пропорционально TV-давлению.
Для малых углов открытия дроссельной
заслонки характерно малое давление
клапана-дросселя, и поэтому включение
фрикционных элементов будет
происходить мягко. Чем больше
угол открытия дроссельной заслонки,
тем больше TV-давление и давление
подпора и тем жестче будет
происходить переключения передач.
Для эффективной работы
гидроаккумулятора, его рабочий объём
должен быть соизмерим с объёмом гидропривода
включаемого элемента управления, поэтому
все вышеописанные гидроаккумуляторы
имеют достаточно большие размеры.
1.3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРВЛЕНИЯ
АКПП
1.3.1. РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ
Среднее давление, создаваемое
насосом, несколько выше, чем это
требуется для нормальной работы
гидросистемы, что вполне естественно,
поскольку режим работы двигателя в процессе
движения автомобиля непрерывно изменяется
от минимальных оборотов до максимальных.
Поэтому насосы рассчитывают таким образом,
чтобы они обеспечивали нормальное давление
в гидросистеме при минимальных оборотах
двигателя. В связи с этим в системе управления
каждой АКПП, в том числе и с электронным
блоком управления, обязательно используется
клапаны, назначение которых - поддерживать
соответствующую величину давления в
гидросистеме.
Кроме регулятора давления
в гидросистеме могут использоваться
и другие клапаны, формирующие всякого
рода вспомогательные давления.
В автоматических коробках
передач с чисто гидравлической
системой управления за все
процессы, происходящие в АКПП, такие,
как определение моментов переключения
и качество переключения передач,
отвечает гидравлический блок
управления. Для этого в гидравлическом
блоке формируются три основных
давления:
•
давление основной магистрали;
•
давление клапана-дросселя (TV-давление);
•
давление скоростного регулятора.
Кроме того, независимо
от типа системы управления, в
АКПП используются еще и дополнительные
давления:
•
давление подпитки гидротрансформатора;
•
давление управления блокировочной
муфтой гидротрансформатора;
•
давление системы охлаждения ATF;
•
давление системы смазки АКПП.
Давление в основной магистрали
Как уже отмечалось,
производительность насоса рассчитана
на обеспечение системы управления
достаточным потоком жидкости
при минимальных оборотах двигателя.
При номинальных частотах вращения
его производительность становится
явно выше потребной. В результате
в гидросистеме может возникнуть слишком
высокое давление, которое приведёт к
выходу из строя ее некоторых элементов.
Для того, чтобы этого не происходило,
в каждой системе управления АКПП имеется
регулятор давления, задачей которого
является формирования давления в основной
магистрали. Кроме того, в гидросистемах
большинства трансмиссий с помощью регулятора
давления происходит регулирование еще
ряда других вспомогательных давлений,
таких, например, как давления подпитки
гидротрансформатора, давление управления
производительностью насоса лопастного
типа и др.
В настоящее время
существует два основных способа
регулирования давления в основной
магистрали:
•
чисто гидравлический, при котором
давление в основной магистрали формируется
с помощью вспомогательных давлений;
•
электрический, когда давление в основной
магистрали
регулируется с помощью
соленоида, управление которым
осуществляет
электронный блок управления.
Гидравлический способ регулирования
давления
Давление основной
магистрали создается насосом
и формируется регулятором давления.
Оно, прежде всего, используется
для включения и выключения
фрикционных элементов управления
АКПП, с помощью которых, в свою
очередь, обеспечиваются соответствующие
переключения передач. Кроме того,
пропорционально давлению основной
магистрали осуществляется формирование
всех остальных перечисленных
выше давлений гидросистемы АКПП.
Обычно регулятор давления
устанавливается в основной магистрали
сразу же после насоса. Регулятор
давления начинает работать сразу
же после запуска двигателя.
Трансмиссионная жидкость из
насоса проходит через регулятор
давления и направляется затем
в два контура: в контур системы
управления АКПП и в контур
системы подпитки гидротрансформатора
(рис. б – ЗЗ а). Кроме того, ATF по внутреннему
каналу подается под левый торец клапана.
После заполнения всей
гидросистемы жидкостью, в ней начинает
возрастать давление, которое создает
на левом торце клапана силу, пропорциональную
величине давления и площади торца клапана
регулятора давления. Силе давления ATF
противодействует сила пружины, поэтому
до определенного момента клапан регулятора
давления остается неподвижным. При достижении
величины давления определенного значения
его сила становится больше силы, развиваемой
пружиной, и в результате клапан начнет
перемещаться вправо, открывая при этом
отверстие слива жидкости в поддон (рис.6-33б).
Давление в основной магистрали станет
падать, результатом чего будет уменьшение
силы давления, действующей на левый торец
клапана. Под действием силы пружины клапан
переместится влево, перекрыв при этом
сливное отверстие, и давление в основной
магистрали вновь начнет увеличиваться.
Далее весь процесс регулирования давления
повторится вновь.
Следует отметить, что
в случае использования в гидросистеме
лопастного насоса переменной производительности,
при открытии сливного отверстия регулятора
давления часть ATF направляется в поддон,
а другая часть поступает в насос для управления
его производительностью.