Ремонт гидротрансформатора АКПП
Гидродинамический трансформатор ("Гидротрансформатор" или "ГДТ") это герметично заваренный узел (в форме тора или бублика), передающий вращательный момент от Двигателя - к Автоматической трансмиссии при помощи двух вращающихся в масле турбин.
Его предшественник носил название гидромуфта, потому что не трансформировал вращение в дополнительный момент, а лишь соединял как муфта (сцепление) двигатель с колесами.
Название "Гидротрансформатор" или Torque Converter произошло от того, что при разгоне происходит примерно 2-х кратное увеличение вращающего момента за счет такого же кратного уменьшения скорости вращения на выходном валу. Чем выше скорость (и меньше ускорение) - тем уменьшается эта кратность.
Немного об истории Гидротрансформатора:
· Первая гидромуфта была изобретена в 1902 году и установлена в 1907-м на скоростном судне.
· В 1928 году фирма "Lysholm-Smith" первой применила гидромуфту для автобусов.
· В 1940 году гидромуфтами стали оснащаться первые легковые авто Oldsmobile.
· А с 1946-47 годов – гидромуфта стала использоваться серийно в производстве автомобилей (США).
Симптомы неисправности Гидротрансформатора.
Гидротрансформатор очень часто - первый узел АКПП, который вырабатывает свой ресурс до капремонта. Фрикцион истирается, начинает перегревать масло, забивать гидроблок, который недодает масла насосу, что приводит к букету неисправностей АКПП.
Если задержаться с заменой изношенного фрикциона сцепления гидротрансформатора, то могут проявляться такие проблемы как перегрев хаба, вибрации выходного вала, которые запускают следующее звено проблем - масляный насос. А насос это сердце автомата, которое качает масло в "мозг" и к "рукам-ногам" АКПП.
Как устроен и для чего нужен Гидротрансформатор в АКПП?
ГДТ позволяет устранить педаль сцепления, обеспечивает плавность разгона и как дополнительная опция - увеличивает крутящий момент при разгоне. Этим гидротрансформатор бережет двигатель от пиковых нагрузок.
Гидротрансформатор осуществляет гидравлическое сцепление между двигателем и автоматической коробкой передач. В отличии от механическогосцепления в МКПП, ГДТ передает крутящий момент от ведущего вала ведомому не через механическое трение фрикционов, а посредством гидравлического давления масла. Как ветер вращает крылья мельницы.
Когда скорости вращения входного и выходного валов сравняются (а это конструктивно наступает после 60-70 км/ч), включается механическая блокировка ГДТ, с помощью фрикционной накладки сцепления вращение масла останавливается, а валы двигателя и трансмиссии соединяются напрямую. Гидротрансформатор в этом режиме выключается и передает уже 100% вращения. Аналогично отжиманию педали сцепления после переключения скорости на МКПП.
Пока ГДТ работает, он тратит кинетическую энергию от двигателя на перемешивание масла и как следствие - на нагрев его трением. А в момент, когда он блокируется сжиманием фрикциона - истирается накладка и фрикционная пыль попадает в масло. Эти две побочных функции ГДТ и являются главными проблемами, которые заметно влияют на продолжительность жизни автоматической трансмиссии.
КПД Гидротрансформатора.
- Средний КПД типичных 3-х и 4-х ступенчатых АКПП 20-го века при режиме "городской езды" составлял от 75 до 85%. И ГДТ сам выключался на скорости ок. 60 км/час. В момент, когда включается блокировка - КПД этого узла сразу подтягивается к 100%. Пока нагрузку от двигателя к трансмиссии передает вращающееся масло - КПД этого узла резко снижается.
Чем быстрее включается блокировка и короче период работы турбин ГДТ - тем выше средневзвешенный КПД автомата.
В 21-м веке для всех 5-ти и 6-ти ступенчатых АКПП с введением интеллектуальной электронной системы управления и линейных соленоидов средневзвешенный кпд гидротрансформатора удалось довести до рекордных 94-95%.
Оптимизация достигается за счет того, что муфта блокировки подключается с проскальзыванием для разгона так рано, как это возможно (иногда уже со 2-й скорости ) и разблокируется как можно позднее при снижении скорости. Практически приближаясь к спортивному режиму работы педали сцепления на МКПП.
Регулируемое проскальзывание муфты.
"Режим регулируемого проскальзывания" фрикциона блокировки это - когда фрикцион (или несколько их - по моде введенной Мерседесом), управляемый тонконастроенным соленоидом и компьютером, поджимается давлением масла на такое расстояние к корпусу, что между ними остается тончайшая пленка масла, которая достаточно большая для проскальзывания и отвода температуры от поверхностей, и достаточно тонкая, чтобы заставить вращаться ведомый вал.
Похоже на проскальзывание сухого сцепления при агрессивном разгоне с МКПП или на регулируемое притормаживание колес тормозной колодкой.
Таким образом фрикцион совместно с крыльчатками турбин раскручивает вал трансмиссии.
Программисты некоторых производителей так отрегулировали это усилие, что в "спортивных" режимах до 80% усилия разгона приходится на фрикцион и только 20-30% всей работы выполняют турбины.
Это увеличение КПД хотя и снижает расход топлива и нагрев масла, но приводит к загрязнению масла продуктами износа этого фрикциона. Нужно отметить, что это - дополнительная опция работы ГДТ. Если педаль газа нажимается мягко - то "режим проскальзывания" не включается и работают в ГДТ в большей степени турбины и масло.
Если раньше машину разгонял поток масла между крыльчатками турбин, а муфта блокировки только чуть помогала в конце перед блокировкой, то в ГДТ 21-го века все чаще разгоняют машину именно "проскальзывающие" фрикционы, а турбины - только помогают. Это идея Мерседеса - передать большую часть работы именно фрикционам в современных 7-ми и 8-ми ступенчатых АКПП.
То есть, введено революционное изменение самого принципа работы фрикциона. Если фрикционы 20-го века работали в режиме Он-Офф (сцепление происходило как можно короче, с ударом, чтобы ускорить переключение передач), то новые фрикционы ГДТ стали включаться по принципу тормозных колодок колеса.
Это привело к таким особенностям:
1. Материал нагруженной накладки фрикциона уже не тот, что был у "лениво" работающих вечных бумажных фрикционных накладок 4-х ступок, а - графитовые "хай-энерджи" составы, отличающиеся износо- и температуро-стойкостью и главное - клейкостью. И эти суперстойкие и суперклейкие микрочастицы, оторвавшиеся от фрикциона путешествуют вместе с маслом и "набрызгом" ввариваются-вклеиваются во все неудобные места, начиная от деталей гидротрансформатора, кончая деталями и каналами гидроблока и соленоидов.
2. Полустертый фрикцион ГДТ все хуже держит контакт и все сильнее проскальзывает, еще сильнее нагревая корпус "бублика" и масло. А компьютер не понимает, что фрикцион стерт и продолжает прижимать его, увеличивая давление, что приводит к быстрому перегреву и окончательному износу накладки до клеевого слоя.
Так на первом месте с большим отрывом стоят бублики 5HP19 которые почти всегда приходят в ремонт с перегретым хабом пилота (справа). Чтобы этот участок железа конструкции вырезать и вварить новый в каждом сервисе ГДТ куплены специально для этого созданные технологии. Довольно сложная и ответственная работа.
2А. Самое неприятное от изношенного фрикциона - это его остатки, то есть клеевой слой, с помощью которого накладка приклеивается к металлу. Именно частицы клея фрикциона наиболее вредны для гидроблока и клапанов-золотников. Ну и фильтра конечно. На этот клей налипает грязь и забивает даже самые "продуваемые" фильтры с металлической сеткой, не говоря уже о фетровых мембранах.
3. Перегретое "бубликом" масло (свыше 140 градусов) за несколько часов такого кипения убивает резину сальников и уплотнителей и остатки фрикционов. И хотя в новых 6-ти ступенчатых АКПП немецких и американских производителей вместо приклеиваемой на тело поршня фрикционной накладки стали использовать настоящие фрикционные диски с карбоном (см. выше слева), перегретый фрикцион служит чуть дольше, но зато грязь от него гораздо агрессивнее предыдущего "бумажного" поколения. Поэтому плановые замены фрикционов гидротрансформатора - стали обязательной регламентной работой на АКПП Мерседеса и ZF 6HP26 /28.
Чем вредит автомату грязь на поверхностях изношенного Гидротрансформатора?
Качество внутренних поверхностей ГДТ напрямую влияет на:
- динамические характеристики разгона и потери мощности (представьте днище, корабля обросшее толстым слоем ракушек)
- на нагрев масла, (худшая гидродинамика гораздо быстрее перегревает масло)
- на загрязнение масла.
- на экономию топлива.
и поэтому сейчас ремонт гидротрансформатора с резкой корпуса превратился в регламентную операцию вроде смены масла двигателя, которую необходимо производить, чтобы заменить полустертый фрикцион и очистить все узлы и сочленения. Очистить этот нагар с помощью жидкостей без разборки - напрасная надежда. Промывка гидротрансформатора без вскрытия это - хобби, чтобы занять беспокойный ум.
Возрастные ГДТ, пережившие период работы с горелым маслом, нуждаются в капремонте ГДТ как непременном условии продления ресурса трансмиссии.
Гидротрансформаторы 21 века
Фрикционные накладки/ Фрикционы ГДТ
Новые гидротрансформаторы 6+ ступенчатых авто имеют два режима работы:
1. Спокойный. Когда педаль газа нажата в первой трети своего хода. Тогда нагружена в основном старая добрая пара турбин, разгоняющая машину с помощью вихря масла, а фрикционы ГДТ подключаются в момент выравнивания скоростей вращения обоих валов быстрым сцеплением.
И 2. Агрессивный режим. Когда педаль газа нажата в последней трети - у пола. Тогда в дело подключаются фрикционы блокировки ГДТ, отодвигая в сторону гидравлические турбины и скользя, передают колесам крутящий момент ревущего двигателя. Представьте площадь этих "проскальзывающих" фрикционов ГДТ и силу тяги двигателя!
Материалы для этого инновационного графитового (или кевларового) фрикциона много раз модифицировались (щадя масло и гидроблок) и сейчас имеются множество их типов: HTE, HTS, HTL, XTL. (смотри слева список) для разного крутящего момента, разных настроек компьютера для разных по темпераменту водителей...
Сальники и прокладки
Следующими в этой пирамиде поломок ГДТ стоят:- Сальники (насосного колеса, ...) вследствие их износа и старения материала, и Уплотнители. Если машина прошла более 150 ткм или водитель нещадно насиловал "бублик", то эти расходники меняют почти всегда.
Какие работы производятся при ремонте ГДТ?
1. В типичный (минимальный) ремонт гидротрансформатора входят: резка шва корпуса на токарном станке, чистка деталей, замена фрикциона муфты, сальников, ревизия деталей и сварка.
Чтобы выполнить разборку агрегата, требуется срез сборочного сварного шва по экватору ГДТ на высокоточном токарном станке, и только после разгерметизации производится диагностика и замена износившихся расходников и деталей. Производятся описанные ниже дефектовки и замены, а также очистка всех деталей от грязи и нагара.
2. В сборку гидротрансформаторов входит высокоточная сварка корпуса, проверка на герметичность и балансировка.
Что изнашивается в гидротрансформаторах? Фрикцион блокировки муфты гидротрансформатора.
Проблемы ГДТ можно представить как пирамиду:
Самая распространенная причина, вызывающая необходимость ремонта гидротрансформаторов - износ Фрикционной накладки Поршня блокировки ГДТ - тормоза.
При ремонте старую накладку удаляют, очищают место установки от остатков клея и наклеивают новую фрикционную накладку сцепления.
Без этой накладки или работе со "съеденным" фрикционом гидротрансформатор вполне может выполнять свои функции и мало кто замечает разницу в задержке блокировки, ее нештатной работе или перегреве масла.
Но если накладку вовремя не заменить, то во-первых:
1. Износившиеся и отслоившиеся остатки фрикциона и клеевого состава попадают в линию и забивают каналы гидроплиты ("мозги"), приводя к цепной реакции масляного голодания - нагрева - износа - сгорания муфт, ступиц и втулок.
2. Проскальзывающая "лысая" муфта блокировки перегревает корпус и масло, и приводит к смерти сначала сальника насоса, а затем - втулки и самого насоса.
Сколько стоит средний ремонт Гидротрансформатора?
Минимальный объем работы с ревизией и заменой обязательно заменяющихся расходников в среднем стоит от 6 - 7 т.р.. В процессе дефектовки мастера определяют дополнительные работы, которые стоит сделать. Что происходит нечасто, если ГДТ не превратился в "погремушку".
Наверху пирамиды - более редкие проблемы:
· поломки лопастей колес. (случается не так часто, но приводит к поломке ГДТ). Определяется только при вскрытии.
· перегрев и разрушение ступицы ГДТ. Заметно при осмотре.
· разблокировка обгонной муфты, (случается не часто, проверка)
· полное заклинивание обгонной муфты; (случается не часто, проверка)
· Замена изношенных подшипников. (случается не часто, но при их поломке разрушается сам ГДТ, проверка)
· замена сгоревшего хаба, передающего вращение трансмиссии. (выше)
Для этих работ уже недостаточно распространенного заводского токарного или сварочного оборудования. От качества и точности обработки зависит ресурс работы этого сложного узла АТ и все это требует организации специализированного цеха, поставки запчастей и расходников, большого опыта специалистов - системы отдельного бизнеса.
Отремонтированные нашими партнерами ГДТ имеют минимально возможный процент брака и как правило ходят еще до 70-80% своего первоначального ресурса. И почти всегда ремонт оказывается дешевле замены ГДТ. Хотя изредка ( в одном случае из 100) случается, что убитый ГДТ дороже ремонтировать, чем заменить.
О необходимости своевременного ремонта ГДТ не стоит убеждать того, кто уже один раз "попал" на капремонт автомата.
Может проще купить новый гидротрансформатор взамен старого?
Такой вопрос часто задают водители, которые опасаются связываться с ремонтом, а привыкли решать проблемы радикально и сразу, невзирая на траты.
По статистике, после выяснения всех деталей ремонта ГДТ или покупки нового, в 98% случаев принимается решение - "ремонт бублика". Когда гидротрансформатор совсем "убит", что редко, тогда ищутся варианты восстановленного.
Заказ нового гидротрансформатора - вещь настолько уникальная, что такие случаи можно пересчитать по пальцам.
Признаки выхода из строя ГДТ можно найти здесь,
Формальным признаком износа фрикциона муфты ГДТ и перегрева хаба, а с ним и самого насоса является протечка масла через сальник насоса.
Если владелец экономит и заменив сальник, который стоит 200 рублей и не отремонтирует при этом гидротрансформатор (что стоит 5-6 т.р.) опять устанавливает на место АКПП, то через совсем короткое время сальник опять потечет, и возможно на этот раз трущийся и греющийся ГДТ съест и втулку насоса а заодно убьет и сам насос. Одновременно с этим съеденный фрикцион забивает гидроблок остатками фрикционной накладки.
А на более поздних и серьезных этапах болезни ГДТ встречаются такие симптомы:
- посторонние вибрации и звуки,
- рывки при переключении передач, особенно в районе 60-70 км/ч - или перестает тянуть после набора скорости или до нее тянет необычно долго, протечки масла через сальник насоса итд..
Практически невозможно без спецоборудования точно диагностировать приближающуюся смерть фрикциона ГДТ, что чаще всего и является причиной выхода из строя гидроблока АКПП и как следствие и самой трансмиссии.
Чем мощнее автомобиль, тем короче средний срок службы ГДТ до капремонта. И если после 150 ткм (а у неубиваемых 4-х ступок - после 250 ткм) сальник насоса начинает подтекать - значит пришла пора отдавать долг своему коню, делать капремонт.
В ремонте встречаются обычно Гидротрансформаторы легковых автомашин. Но изредка встречаются и гидротрансформаторы грузовиков большого диаметра (св 35 см)
Можно ли самостоятельно очистить или промыть гидротрансформатор?
- Однозначно нельзя промывать гидротрансформатор сильными растворителями. Они кроме нагара растворяют и резиновые уплотнители, что приводит к ускоренной смерти узлов и концу ресурса ГДТ.
- Можно найти такие растворители, которые уберут часть грязи и не тронут сальники, но промывка не решает главной проблемы - износа фрикциона муфты.
Раз уж демонтирована трансмиссия, то неразумно экономить 5-6 тысяч на замене износившихся расходников ГДТ.
Эту проблему многие мастера видят так: Есть некая критическая точка эксплуатации АКПП с изношенным гидротрансформатором, до которой коробку имеет смысл "капиталить". Но когда владелец доездился до того что машина полностью встала, на многих коробках уже настолько износились гидроблок, втулки и железо, что даже разбирать коробку не стоит. Остается только считать себя Фандориным и играть в русскую рулетку с БУ автоматом.
