Достоинством гидротрансформаторной трансмиссии является, конечно же, удобство управления автомобильной тягой. В упрёк трансмиссиям подобного рода можно поставить невысокий КПД, медлительность и сравнительно небольшой ресурс. Однако также надо отдать им должное — современные коробки переключения передач отличаются отличной «скорострельностью». В статье «Схема автоматической коробки передач с гидротрансформатором» мы рассмотрим основные принципы функционирования коробок передач данного вида. В схеме гидротрансформатора две лопастные машины — центробежный насос и центростремительная турбина. Между ними располагается направляющий аппарат, который еще называют реактор. Жёстко связано с коленвалом двигателя насосное колесо, турбинное в свою очередь с валом коробки передач. Реактор же, зависимо от режима работы, может вращаться свободно, а может быть и блокирован с помощью обгонной муфты.
Вся полезная энергия АКПП с гидротрансформаторной расходуется на нагрев (и перелопачивание) масла гидротрансформатором. Немало энергии также «поглощает» насос, который создаёт необходимое рабочее давление в управляющих топливными магистралях. Отсюда более низкий коэффициент полезного действия. Именно исходя из этой причины, вариаторы и роботизированные механические коробки являются более предпочтительными.
Гидротрансформатор - это идеальный демпфер крутильных колебаний, он с легкостью может гасить сильные толчки, передающиеся от трансмиссии на мотор и наоборот. Это, к тому же, очень благоприятно будет сказываться на ресурсе мотора, ходовой части и трансмиссии. Однако хлопот гидротрансформатор также может принести довольно много. К примеру, он не дает нам возможности завести машину с «толкача».
Передача крутящего момента от мотора к АКПП осуществляется потоком масла (рабочей жидкости), которая отбрасывается лопатками колеса насоса на лопасти турбинного колеса. Между турбиной и насосным колесом обеспечены минимальные зазоры, в свою очередь их лопастям придана необходимая геометрия, которая будет формировать непрерывный круг циркуляции жидкости, используемой в работе. Выходит, что жёсткой связи между мотором и трансмиссией просто нет. Это обеспечивает работу мотора и остановку машины с выжатой передачей, а также может способствовать плавности передачи усилия тяги.
Также надо отметить, что по схеме, описанной выше, работает гидромуфта, просто передающая крутящий момент, не преобразовывая его величину. Чтобы поменять момент, в конструкцию гидротрансформатора был внедрен реактор. Это сходное колесо с лопатками, однако, оно, имея связь с корпусом (картером) коробки передач, не крутится (до некоторого момента). Лопатки реактора располагаются на пути, по которому масло будет возвращено из турбины обратно в насос, и они имеют определенный профиль. Когда реактор не двигается (режим гидротрансформатора), он повышает скорость потока жидкости, при этом циркулирующей между колёсами. Чем больше скорость передвижения масла, тем больше его кинетическая энергия, тем она выше оказывает воздействие на колесо турбины. Благодаря этому эффекту момент, который развивается на валу турбинного колеса, получается сильно поднять.
Когда турбинное колесо по оборотам приближается к скорости вращения колеса насоса, реакторное колесо будет освобождено и начинает вращение вместе с двумя «коллегами». В данном случае можно сказать, что гидротрансформатор начал работу в режиме гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается коэффициент полезного действия гидротрансформатора.
В механической коробке переключении передач шестерни находятся все время в зацеплении, при этом вторичные — свободно крутятся на ведомом валу. Когда вы включаете какую-либо передачу, вы механически блокируете соответствующую шестерню на вторичном валу. Работа автоматической коробки переключения передач построена на сходном принципе. Однако редукторы (или планетарные передачи) имеют еще кое-какие интересные особенности. Они объединяют в себе несколько элементов: сателлиты, водило, кольцевую и солнечную шестерни.
Когда приводятся во вращение некоторые элементы и фиксируются другие, подобные редукторы могут позволить менять передаточные отношения, другими словами передаваемое через планетарную передачу усилие и скорость вращения. Когда приводятся планетарные передачи от выходного вала, соответствующие их элементы фиксируются с помощью фрикционных пакетов или фрикционных лент (в случае механической коробки данную роль играют блокирующие муфты и синхронизаторы).
Существенное отличие автоматических коробок переключения передач от обычных механических КПП заключается в том, что в первых передачи переключаются без существенного разрыва потока мощности. Когда выключилась одна, другая в тот же момент отключилась. Практически исключены сильные рывки при переключениях, так как их гасит уже выше упомянутый гидротрансформатор. Однако надо отметить то, что современные АКПП со спортивной настройкой не так плавно работают. Толчки, возникающие в их работе, обусловлены быстрым переключением передач: подобный расклад может позволить отыграть небольшое количество времени, когда машина разгоняется, однако приводит к повышенному износу фрикционов. На ходовой части и трансмиссии в целом это также может сказаться не лучшим образом.
В автоматических коробках передач с гидротрансформатором первого поколения все системы были с гидравлическим приводом. В будущем гидравлику оставили только в роли исполнительной части системы управления, алгоритм работы стала же задавать электроника. В результате ее использования стала возможна реализация различных алгоритмов работы коробки — зимний, экономичный, спортивный режим, режим резкого ускорения…
К примеру, в спортивном режиме, тяга мотора используется на все 100%. Выжимание каждой следующей передачи происходит при частотах коленвала, данные частоты близки к частотам, на которых развивается предельный крутящий момент. При последующем ускорении частота вращения коленвала доводится до предельных значений, при которых мотор развивает максимально возможную мощность. В этом случае автомобиль развивает намного большее ускорение по сравнению с тем, что осуществлялось при работе «нормальной» или «экономичной» программ.
Во множестве современных машин с автоматической КПП те или иные методы управления активизируются, учитывая манеру вождения. Электроника может адаптировать работу тандема трансмиссия-двигатель сама. Компьютер, посредством анализа информации от многочисленных датчиков, может принимать решения о переключениях передач в нужные моменты, в зависимости от необходимого характера переключений.
