5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что означает двигатель вариатор

Что такое вариатор (CVT) в автомобиле и как он работает

Разница диапазонов угловых скоростей двигателя и колес автомобиля во все времена была и остается предметом исследований и инженерных решений устройств, название которых — трансмиссия. Разработка удобных в использовании бесступенчатых автоматических трансмиссий автомобиля в последние годы привела к практическому использованию вариатора.

Принцип работы вариатора известен давно, а в таких машинах, как скутеры или снегоходы, эти устройства используются уже много лет. Почему вариаторы начали использовать в автомобилях сравнительно недавно? Насколько они надежны и долговечны? Требуются ли вариаторы специальной техники при вождении автомобиля? Каковы преимущества и недостатки трансмиссии CVT?

Чтобы ответить на эти вопросы, имеет смысл ознакомиться с принципом работы вариатора и основами конструктивных решений устройства, основными типами автомобильных вариаторов, а также статистикой надежности и срока службы этих устройств.

Вариатор: что это такое и как работает

Часть автомобилей, представленных различными производителями на отечественном рынке, вместо механической (МКПП) или автоматической (АКПП) коробок переключения передач оснащаются вариатором (CVT). Данный тип трансмиссии имеет свои отличительные особенности. Все это нужно выяснить до того, как будет принято решение о покупке транспортного средства.

Характерные особенности узла, его отличия от автомата и механики

Основной принцип функционирования вариатора строится на бесступенчатой трансмиссии.

Так, например, классический вариант механической КПП предусматривает наличие 4, 5 или 6 вариантов выбора передачи для осуществления движения автомобиля с учетом особенностей дорожной обстановки.

У коробки-автомата бывает от 6 до 8 фиксированных скоростных режимов, причем их включение происходит без участия водителя, а за счет использования многочисленных датчиков и электронного блока управления.

Таким образом, все ступенчатые коробки, независимо от типа управления, имеют ограниченное количество передач (ступеней). А вот в вариаторе их бесчисленное множество. При этом ПП (передаточное число — параметр, определяющий динамику разгона автомобиля) изменяется плавно. В результате водитель, переходя на более высокую скорость движения, не почувствует рывков или провалов.

Движение ТС с CVT начинается легко и динамично, машина постепенно набирает ход, трансмиссия работает практически бесшумно. Отказ от ступеней позволил передавать тяговое усилие от мотора к колесам с максимальной точностью. При переходе на высшую скорость поток мощности не прерывается (что происходит при разделении двигателя со сцеплением на механической КПП). Отсюда – простое и комфортное управление.

Вариаторы особо популярны у начинающих водителей и молодежи. Бесступенчатая трансмиссия никак не реагирует на особенности манеры вождения. Поэтому такие часто встречающиеся неприятности, как остановка двигателя в момент начала движения автомобиля, полностью исключены.

Основные конструктивные элементы агрегата

Отличительная особенность бесступенчатой коробки – сложность конструкции, в которой используется большое число отдельных узлов. Для обеспечения возможности двигаться задним ходом потребовалась дополнительная установка планетарного редуктора. А чтобы ТС могло плавно начинать движение, предусмотрено использование автоматического сцепления.

Вариатор состоит из следующих деталей:

  • шкивы;
  • ремень (цепь);
  • гидротрансформатор (как опция на некоторых моделях авто);
  • планетарный редуктор;
  • первичный и вторичный валы;
  • дифференциал;
  • электронный блок управления;
  • система датчиков;
  • гидравлическое масло.

Принцип работы вариатора

В конструкции вариаторной коробки нет фиксированных передач. Они создаются виртуально с помощью специального программируемого модуля. Это необходимо для сохранения возможности перехода на ручной режим управления автомобилем.

Например, при движении по заснеженным участкам дороги – в этот момент для безопасности дорожного движения важно обеспечить максимальную тягу.

Основу современного CVT составляют ременные передачи – ведущий и ведомый шкивы. Взаимодействие и передача крутящего момента происходит с помощью клиновидного гибкого элемента.

Читать еще:  Что такое бугеля для двигателя

Ведущий барабан получает тяговое усилие от ДВС и передает его на ведомый, а оттуда – к колесам автомобиля. Шкив представляет собой конструкцию, состоящую из двух дисков конической формы, меняющих свои размеры в процессе эксплуатации авто и работы коробки. Одновременно производится корректировка ПП.

Работает агрегат в следующем порядке:

  • В самом начале движения у ведущего шкива конусы разводятся, а у ведомого, наоборот, максимально сводятся. При этом двигатель испытывает минимальную нагрузку.
  • По мере увеличения скорости ситуация меняется в обратную сторону, в результате чего происходит корректировка передаточного числа: тяговое усилие снижается, а число оборотов на ведомом валу возрастает.

За смещение шкивов в конструкции вариатора отвечает пружина, которая усиливает центробежную силу, создаваемую гидравлическим приводом.

Преимущества и недостатки

Прежде чем принимать решение о покупке авто с вариатором, необходимо оценить все плюсы и минусы данного агрегата.

К сильным сторонам CVT следует отнести:

  • Экономичность
  • Плавность хода машины
  • Комфорт в управлении ТС
  • Отсутствие рывков и провалов
  • Обеспечение активного разгона
  • Повышение коэффициента полезного действия (КПД)
  • Автоматическая настройка оптимального режима работы двигателя

Такой важный параметр, как срок службы вариатора – величина сугубо индивидуальная. Многое зависит от условий эксплуатации и правильной организации обслуживания этого достаточно сложного конструктивного элемента.

Слабые стороны вариатора:

  • Быстрый выход из строя при агрессивной езде и перегрузках трансмиссии.
  • Необходимость частой замены масляного фильтра, дороговизна самого масла.
  • Такая коробка подойдет только для двигателей с номинальной мощностью свыше 220 л.с.
  • Жесткие ограничения на осуществление буксировки.

Подведем итог

Машина с CVT – исключительно «городской вариант» для поездок на умеренных скоростях при нормальной загруженности салона автомобиля. Если планируется использовать авто на бездорожье или для транспортировки груженого прицепа, от вариатора лучше отказаться.

Устройство вариатора

Коробка вариатор или бесступенчатая коробка передач передачу. Вместо двух передач есть два шкива, соединенных ремнем. Двигатель вращает один шкив, а другой соединен с остальной передачей на колеса. Волшебство вариатора заключается в том, что размер шкивов может изменяться от маленьких до больших, а между ними бесконечные размеры.

Итак, изначально шкив двигателя будет маленьким, а другой — большим, как первая передача. Но когда автомобиль набирает скорость, шкив двигателя плавно уменьшается в размере, точно так же, как увеличивается и другой шкив. По сути, вы все время меняете передачу. Есть несколько различий в размерах шкивов, но фундаментальный принцип всегда один и тот же.

Для водителя это означает, что двигатель может перейти непосредственно к наилучшему диапазону оборотов для данной ситуации. Этот диапазон оборотов, как правило, либо обеспечивает наибольшую эффективность, большую мощность или максимальный крутящий момент. Оказавшись в своем “оптимальном ” диапазоне оборотов, двигатель просто держит свои обороты, и шестерни «меняются» при изменении относительных размеров двух шкивов. В результате получается более плавный, эффективный и быстрый привод, чем обычный автоматический. Однако есть и обратная сторона: потери энергии из-за трения выше при использовании вариатора — около 5-15%, тогда как при обычных передачах это не более 2-5%. Как всегда, развитие сокращает разрыв, и тот факт, что вариатор позволяет двигателю оставаться на своих оптимальных оборотах, больше компенсирует дополнительную потерю эффективности.

Принцип работы

На практике крутящий момент передается от коленвала на ходовые колеса автомобиля по специальной программе. Она создает свои ступени перехода с одной скорости на другую, например, двигаясь по бездорожью, по горным серпантинам и так далее. То есть в моменты, когда автомашина нуждается не в повышении скорости, а тяговой силе, мощности. В этот момент вариатор передает усилия двигателя ходовой части значительно точнее, чем обычная с шестеренками.

Читать еще:  Что проверит после ремонта двигателя

Есть и применяются два типа вариаторов:

  • Первый назвали клиномерным. Используется почти на 95% автомашин.
  • Вариатор тороидный устанавливают не так часто из-за своего сложного технологического строения. В последнее время использование прекратилось.

Остался клиномерный тип. Оснащаются автомобили AUDI, NISSAN, INFINITY и другие модели.

Плавное переключение скоростей происходит незаметно, благодаря вариатору. Упрощено работу можно представить следующим способом на примере двух швейных шпуль, соединенным ременной передачей. Крутящийся момент от коленвала двигателя получает первая шпуля. На вторую нужной силы крутящийся момент передается при помощи специального ремня.

Смена передаваемого числа оборотов происходит за счет изменения диаметров шкивов. Последние разборные, а не цельнолитые. Разборные элементы имеют коническую форму. Точнее, из двух таких частей. Представим, швейную шпулю разрежем пополам. Получим два конуса. Что-то подобное и с вариаторной кпп. В результате получаем такой результат. В зависимости от скорости вращения коленчатого вала, происходит увеличение или уменьшение диаметра второй конической части. Коробка тихо переходит с одного режима вращения на другой режим.

Таков основной принцип работы вариатора. Конечно, показывать на шпулях работу кпп покажется примитивным примером, но является прикладным доказательством, как в узле происходит изменение вращений конических шкивов.

Тороидный вариатор

Устройство тороидного кпп в конструктивном плане иное. Имеет более технологичный принцип работы. Главную роль играют ролики необычной геометрической конфигурации. Ролики зажимаются между валами. Располагаются строго по оси. Для изменения передаточного числа необходима смена положения роликов.

Работа вариатора при трогании с места

На этом примере покажем, что происходит с вариаторной КПП при начале движения автомобиля с места стоянки.

Понятно, чтобы сдвинуть с места автомашину, необходимо максимальное усилие. Уменьшение силовой нагрузки на силовой агрегат происходит по следующей схеме. Автоматически устанавливается минимальный диаметр ведущего шкива, то есть конусы отходят от первоначального положения. Шкив ведомый, наоборот должен быть в полном объеме, конусы сходятся.

Получается, чтобы машина сдвинулась с места, ведущий шкив должен сделать несколько оборотов, а ведомый провернулся один раз. В результате усилия двигателя небольшие. Теперь разобрались, как работает вариатор.

Вариатор при наборе скорости

Тронувшейся с места машине, следует набрать крейсерскую скорость, то есть снизить при помощи КПП тягу, одновременно повысить обороты карданного вала. И здесь получается все наоборот. Ведущий шкив увеличивается в диаметре за счет схождения конусов, а ведомый уменьшается.

При разгоне максимальный диаметр ведущего вала производит один оборот, то, сочлененный ременной передачей вал, осуществляет на порядок больше оборотов. Происходящая манипуляция увеличивает нагрузку на силовую установку.

Плюсы и минусы вариаторной коробки

Аналогично механике или автомату бесступенчатая коробка передач обладает положительными сторонами и недостатками. В качестве плюсов отмечаются:

  • комфортное передвижение на авто (положение «D» на селекторе выставляется перед началом движения, двигатель разгоняет и замедляет автомобиль без характерных для механики и автомата толчков);
  • равномерная нагрузка на мотор, которая сочетается с точной работой трансмиссии и способствует экономии горючего;
  • сниженное количество выбросов вредных веществ в атмосферу;
  • динамичный разгон машины;
  • отсутствующая пробуксовка колес, что повышает безопасность (особенно если речь идет о езде в гололедицу).
Читать еще:  Что значит ваносный двигатель

Из минусов бесступенчатой трансмиссии обращают на себя внимание:

  • конструктивное ограничение на сочетание вариатора с мощными ДВС (пока можно говорить лишь о нескольких экземплярах автомобилей с таким тандемом);
  • ограниченный ресурс даже при регулярном ТО;
  • дорогой ремонт (покупка);
  • высокие риски при покупке б/у авто с CVT (из серии «кот в мешке», поскольку доподлинно неизвестно, как прежний владелец эксплуатировал продаваемый автомобиль);
  • небольшое количество сервисных центров, в которых мастера взялись бы за починку устройства (все о вариаторах знают единицы);
  • ограничение на буксировку и использование прицепа;
  • зависимость от контролирующих датчиков (бортовой компьютер в случае неисправности будет давать некорректные данные для работы);
  • дорогое трансмиссионное масло и требование постоянного контроля его уровня.

Отличие вариатора от автоматической КПП

Вариатор (CVT) многими людьми ошибочно относится к автоматическим КПП. Он является отдельной разновидностью трансмиссии.

Различия АКПП и вариатора:

  1. Конструкция. АКПП состоит из гидравлического трансформатора и планетарного узла. Гидротрансформатор заменяет сцепление и осуществляет переключение ступеней. Планетарная часть АКПП удерживает в постоянном закрепе все блоки шестеренок, что обеспечивает непрерывность и законченность агрегата с одновременным наличием нескольких передач. CVT – агрегат, функционирующий без смены ступеней, а передаточное число отдается двумя шкивами в виде конуса (ведущий и ведомый), располагающихся на противоположных сторонах и соединенных цепью или ремнем. Оба типа трансмиссии обеспечивают комфортное вождение из-за отсутствия постоянного переключения ступеней.
  2. Эксплуатация. В АКПП более низкий КПД из-за утраты части энергии в гидромуфте, что сказывается в виде увеличенного расхода топлива и более низких динамических характеристик по сравнению с автомобилем, оборудованном вариатором. Управление CVT осуществляется при помощи электронного блока управления, который выбирает требуемое передаточное число под характеристики движения и этим обеспечивает щадящую работу ДВС, плавность как при начале движения, так и в разных режимах. За счет большего числа ступеней вариатор обеспечивает экономичную езду с отличными динамическими характеристиками. АКПП надежнее в работе с более длительным эксплуатационным ресурсом и менее требовательна к работе в трудных условиях. Вариатор создан для эксплуатации при плавном движении без резких перепадов скорости и по дорогам с хорошим покрытием. АКПП позволяет буксировать другие машины, ездить с прицепом, по бездорожью, без особого вреда для агрегата позволяет двигаться автомобилю в агрессивной манере.
  3. Обслуживание. Вариатор требует регулярной замены масла, причем требования к маслу очень жесткие, нарушение которых приведет к дорогостоящему ремонту. Масло для такой трансмиссии стоит дороже, но для замены требуется меньший объем по сравнению с АКПП.
  4. Ремонт. Ремонт обоих видов КПП – дорогостоящая процедура, но АКПП больше изучены и содержат меньше электроники, что удешевляет ремонт и делает его возможным вне официальных СТО. Ремень в CVT может не выдержать высоких нагрузок и оборваться. Вариатор сложнее в ремонте, который могут осуществить только официальные представители.

Срок службы вариатора

Каждое устройство имеет индивидуальный срок службы, зависящий от конкретной автомобильной модели и специфики эксплуатации. Так, для кроссверов Nissan производителем регламентирована замена ремня через 100 000 км побега, тогда как Mitsubishi Outlander способен преодолеть до 200 000 км.

Чтобы продлить эксплуатационный период вариатора, владельцу надо соблюдать лишь два правила: в указанные производителем сроки менять масло как минимум каждые 60 000 км и избегать перегрузок и бездорожья.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector