В одном из предыдущих материалов, в предыдущих материалах, посвященных подготовке автомобилей к зимнему периоду, мы детально рассматривали необходимость прогрева автоматических трансмиссий перед началом движения в холодную погоду и правильный способ ее выполнения (кратко: просто держать двигатель на холостом ходу несколько минут – недостаточно). В настоящей статье мы проанализируем, какие процессы происходят с различными распространенными типами гидромеханических автоматических коробок передач при эксплуатации без предварительного прогрева.
Совсем старая гидромеханика из 80-х
Встречаются отдельные экземпляры коробок передач с гидравлическо-вакуумным управлением, оснащенных обычным механическим регулятором давления, который при необходимости может быть дополнен вакуумным клапаном. Регулирование скорости переключения передач осуществляется посредством подбора сечений каналов и параметров гидроаккумуляторов. Эти коробки не обладают адаптивными функциями, однако благодаря своей конструктивной простоте и высокой надежности они способны выдерживать значительные нагрузки в процессе эксплуатации. К примеру, автоматические трансмиссии ZF 4HP18 (устанавливались, например, на автомобили Audi 100/A6 C4) нередко находятся во вполне работоспособном состоянии с пробегом более трехсот тысяч километров без проведения капитального ремонта.
Однако и в этом случае нежелательно использовать масло с характеристиками, существенно отличающимися от рекомендованных, то есть более густое. Это приводит к заметному ухудшению работы трансмиссии: до достижения рабочей температуры возможны резкие переключения передач или их фиксирование на одной ступени. Причина кроется в том, что
механические регуляторы не могут полностью компенсировать изменение свойств масла и адаптироваться к ним, что также оказывает негативное влияние на ресурс таких коробок. Степень износа напрямую зависит от жесткости пружин и сечения форсунок, параметры которых со временем подвержены изменениям.
У некоторых устаревших автоматических коробок передач с лопастными насосами, подобных тем, что устанавливались на старых автомобилях GM, существует риск повреждения маслонасоса при резком нажатии на газ в условиях холодного масла. Кроме того, есть вероятность вытекания масла через сальники и прокладки, а также значительное увеличение нагрузки на внутренние компоненты гидротрансформатора, его сальник и, конечно же, на сам маслонасос, что негативно влияет на их долговечность.
Старая гидромеханика с электронным управлением
Автоматические коробки с электронным управлением, использующие исключительно on/off-соленоиды и механический привод селектора, встречаются значительно чаще в ранних моделях. К ним относятся четырехступенчатые Aisin AW50-40, первые версии VW 01M, Jatco RE4F02A и другие известные модели.
В общем и целом, такие автоматические коробки передач демонстрируют несколько большую надежность по сравнению с чисто вакуумными гидравлическими системами – они не менее неприхотливы в обслуживании, но обычно оснащены датчиками температуры и упрощенной системой управления. Наличие системы управления оказывает положительное влияние: например, можно избежать использования блокировки гидротрансформатора для ускорения прогрева коробки и предотвратить перегрузку ее крутящим моментом двигателя до тех пор, пока она не будет готова к высоким нагрузкам.
Поскольку скорость включения передач на этих автоматических коробках также определяется механико-гидравлическим способом, они весьма чувствительны к изменениям вязкости масла и при низкой температуре могут переключаться с заметными затруднениями. В качестве решения этой проблемы используются интеллектуальные системы управления. В целом, перечень потенциальных проблем, возникающих из-за эксплуатации без предварительного прогрева, примерно соответствует проблемам, характерным для устаревших автоматических коробок передач, и запас прочности у них схож, поскольку коробки этого поколения изначально проектировались с учетом использования минеральных масел с широким диапазоном изменения вязкости.
Гидромеханика с одним линейным соленоидом
Применение электрического клапана регулировки рабочего давления, также известного как линейный соленоид, позволило значительно улучшить работу автоматической коробки передач при изменении вязкости масла – его начали устанавливать даже на относительно старые четырехступенчатые коробки, например GM 4L30E, 4L60/4L60E/4L85E и автоматические коробки Aisin Warner AW60-40LE, которым удалось остаться в эксплуатации после середины 90-х годов. Все пятиступенчатые автоматические коробки передач получили его по умолчанию, за исключением, пожалуй, первой в мире пятиступенчатой Mercedes-Benz 722.5. На ее преемнице 722.6 было установлено уже два линейных соленоида: один отвечал за регулировку рабочего давления, а второй – за блокировку гидротрансформатора.
Прежде всего, были усовершенствованы характеристики коробки при работе с горячими маслами, а также оптимизирована регулировка давления в условиях повышенной вязкости рабочей жидкости. Естественно, эти поколения автоматических коробок передач требуют использования других типов смазочных материалов, как правило, изначально менее вязких, что обеспечивает более эффективную работу на холодном двигателе и сохраняет работоспособность при перегреве до максимальных температур.
Благодаря применению всего одного клапана открывается широкий спектр новых возможностей: среди прочего, он позволяет снижать давление во время плавных переключений, поддерживать его повышенным в спортивном режиме, компенсировать падение давления масла при прогреве трансмиссии в широком диапазоне и многое другое.
Появление линейного соленоида стало причиной распространения заблуждения о том, что масло в автоматической коробке переключения передач (АКП) не требует замены. Маркетологи утверждали, что благодаря способности коробки адаптироваться к различной вязкости трансмиссионного масла (ATF), можно игнорировать возрастные и пробеговые изменения жидкости. При этом они упустили из виду тот факт, что в процессе эксплуатации наряду с изменением вязкости происходит накопление различных примесей, включая остатки изношенных фрикционных дисков. Парадоксально, но именно густое и загрязненное масло оказывает наиболее негативное воздействие на линейный клапан. Со временем его рабочий диапазон сужается, делая коробку крайне чувствительной к вязкости и давлению масла, что часто приводит к серьезным неисправностям.
При условии полной исправности такой автоматической коробки передач и отсутствия износа гидроблока и маслонасоса она эффективно защищает себя от неисправностей при использовании вязкого масла в условиях низкой температуры окружающей среды. Это не означает, что прогрев можно игнорировать: нагрузки на лопатки гидромуфты и маслонасос остаются высокими, но коробка будет функционировать корректно.
Однако, если автоматическая коробка переключения передач имеет значительный износ, масло менялось недостаточно регулярно, а соленоид регулировки давления уже отработал свой ресурс, то АКП может отказываться работать до прогрева или функционировать с рывками и пробуксовками, что приводит к повреждению механических компонентов и гидравлической системы.
Особенно сильно холодные запуски перегружают соленоид регулировки давления, поскольку масляный фильтр не справляется с эффективной очисткой холодной жидкости, заставляя соленоид, защищая АКП, выходить из строя первым.
Самые современные гидромеханические коробки
Дальнейшая эволюция гидромеханических автоматических коробок передач связана с переходом к более тонкому управлению скоростью включения фрикционов. Это потребовало отказа от простых on/off соленоидов и внедрения более дорогих и сложных соленоидов с переменным потоком. О линейном типе таких соленоидов мы уже говорили – они применяются в коробках Aisin, причем на самых современных конструкциях практически повсеместно, а не в единичном или двойном экземпляре. Кроме них, стоит упомянуть VFS (Variable Force Solenoid) – управляемые соленоиды с подпружиненным клапаном для стабилизации давления – это наиболее сложные и подверженные износу элементы, которые активно используются компаниями ZF и GM. О других типах и их применении рассказывать здесь не будем — это тема для отдельной публикации.
«Сложные» электромагнитные клапаны (соленоиды) применяются в некоторых пятиступенчатых автоматических коробках передач, например, Aisin AW55-50, однако чаще такие усложнения свойственны шестиступенчатым АКП. В ряде случаев эта модификация предполагает перенос платы управления извне внутрь корпуса трансмиссии, поскольку эффективность работы соленоидов напрямую зависит от качества и длины электрических соединений. Оптимальным вариантом является минимальная длина проводки. Подобная конструкция реализована в сериях АКП ZF 6HP19-6HP28, GM/Ford 6T30/6T35/6T40/6T45, Mercedes-Benz 722.9 и других моделях.
Автоматические коробки передач стали более адаптивными, что позволило использовать блокировку гидротрансформатора уже со второй передачи. Это способствует снижению нагрева масла и уменьшению расхода топлива. Однако такой прогресс влечет за собой повышенный износ сложных электромагнитных клапанов – в отличие от простых «on/off» элементов, их деградация проявляется не только в повреждениях обмоток или заклинивании якоря и клапана, но и в постепенном изменении рабочих параметров со временем. В исправном состоянии коробка демонстрирует устойчивую работу как при использовании густого масла, так и при работе с более жидкой смазкой, обеспечивая плавные переключения передач, насколько это позволяет алгоритм управления.
В условиях низких температур возрастает нагрузка на гидротрансформатор и маслонасос, однако в связи с расширенным диапазоном рабочих режимов это не является критичным фактором. Можно утверждать, что такие АКП обладают повышенной степенью защиты. Внутренние компоненты трансмиссии также надежно защищены от избыточного давления масла. Тем не менее, эта устойчивость сохраняется только до момента износа электромагнитных клапанов.
При попадании загрязнений в масло и эксплуатации в условиях низких температур линейный соленоид может выйти из строя, что приводит к негативным последствиям для всей сложной системы, чувствительной к резким колебаниям давления. В целом можно заключить, что при возникновении «порочного цикла» скорость разрушения современных автоматических коробок передач выше, чем у более традиционных конструкций.
Что в итоге?
Современные автоматические коробки передач могут обманывать автовладельцев: они редко демонстрируют признаки неисправности на ранних стадиях. Зачастую, когда проявляются явные проблемы, уже слишком поздно принимать меры – например, менять масло или корректировать стиль вождения. В таких случаях требуется дорогостоящий ремонт, включающий замену нескольких соленоидов, сальников и прокладок. Более ранние модели автоматических коробок передач обычно более наглядно сигнализируют о возникающих проблемах, однако при равных условиях они отличаются большей надежностью, в том числе и при эксплуатации в холодную погоду. В последующем материале будет рассмотрено поведение бесступенчатых трансмиссий и роботизированных коробок передач зимой.
