Покупая машину с «автоматом», обязательно уточните — с каким именно. Монополия коробок с гидротрансформаторами осталась в прошлом. Сегодня« ленивым» водителям придется выбирать между гидромеханической коробкой, вариатором, «роботом» или скоростным« роботом» DSG. «Популярная механика» протестировала четыре типа коробок передач и сделала свои выводы.
DSG — это две роботизированные коробки передач, объединенные в одном агрегате. Одна отвечает за четные передачи, вторая — за нечетные и передачу заднего хода. Сцепление составлено из двух комплектов фрикционов — внешнего и внутреннего, которые погружены в общую масляную ванну
Когда работает «четная» коробка, в «нечетной» уже включена нужная передача. Когда размыкается один из комплектов фрикционов, другой одновременно с ним смыкается. Это обеспечивает практически мгновенную смену передач: связь между двигателем и колесами прерывается лишь на считаные миллисекунды, когда одно сцепление уже почти разомкнуто, а другое еще не до конца замкнуто
Клиноременный вариатор
Уточним сразу, мы не поклонники автоматических коробок. Но хотя все редакторы журнала ездят на автомобилях с механическими коробками передач, в «пробках» нас посещает мысль — к чему вся эта акробатика с двумя ногами и рукой, если можно обойтись одной правой. Ведь за последнее десятилетие не только появились новые типы коробок передач, но и заметно прогрессировали традиционные. Мы решили выяснить, на какой из «автоматов» мы готовы пересесть с «механики», и пригнали на стоянку издательского дома четыре новых автомобиля с четырьмя разными коробками передач.
Цена традиции
Mitsubishi Outlander XL, как и водится у японцев, — продолжатель старинных традиций. Правда, не японских, а американских. Гидромеханическая трансмиссия, которая применяется на этом автомобиле, — генетический потомок «автоматов», которые в 1930-е годы устанавливали на автомобили Cadillac. Связь с двигателем, как и у них, осуществляется через гидротрансформатор, а изменение передаточного числа — с помощью планетарной передачи.
Кажется странным, что гидромеханическая коробка, которая первой стала массовым устройством, технически устроена значительно сложнее других конструкций. Но это легко объяснимо: на самом деле вариатор и «роботизированная» коробка были придуманы раньше «гидромеханики». Просто технологии того времени не позволили сделать такие коробки достаточно надежными и недорогими, так что еще полвека гидромеханика оставалась монополистом на рынке «ленивых» водителей.
Главное, что нужно знать о гидротрансформаторе, это то, что, в отличие от гидромуфты, он состоит из трех, а не двух рабочих колес. Эта особенность (не будем вдаваться в тонкости гидродинамики) позволяет гидротрансформатору увеличить крутящий момент, что крайне удобно на некоторых режимах — например, при трогании машины с места. В теории на автомобиле можно было бы обойтись одним лишь гидротрансформатором, но беда в том, что при больших передаточных отношениях КПД его работы сильно снижается. Именно это и вынуждает производителей дополнительно применять планетарный редуктор для изменения передаточного числа.
Тем не менее и такая схема выглядит крайне расточительной. Поэтому на большинстве режимов у гидротрансформатора блокируется одно из рабочих колес. Это превращает его в более энергосберегающую гидромуфту. В результате средний КПД такой трансмиссии уже достигает примерно 85−90%. До топливного кризиса конца 1970-х годов такой показатель вполне устраивал потребителей. Но с ростом цен изготовителям автоматических коробок пришлось прибегнуть к дополнительным ухищрениям. Теперь трансформаторы не просто превращались в муфты, а блокировались механически — насосное и турбинное колеса жестко соединялись фрикционной муфтой. Причем если поначалу такую блокировку применяли только на высших передачах, то затем на некоторых «автоматах» колеса трансформатора стали блокировать на всех передачах, кроме первой. Еще совершеннее гидромеханические «автоматы» стали с появлением электронного управления в конце 1980-х. Теперь оптимальный момент переключения передач можно было выбирать точнее, учитывая, например, изменения массы автомобиля или стиль езды водителя. Такие адаптивные аппараты некоторое время набирают статистику, а затем, распознав, к какому типажу относится водитель, идут у него на поводу: переключают передачи на повышенных оборотах, если хозяин любит погонять, или на более низких, сокращая расход топлива спокойному водителю. Существует и альтернативный подход: водитель может сам выбрать один из возможных алгоритмов работы коробки — экономичный, спортивный, зимний… Одновременно у гидромеханики росло количество ступеней, и при этом, как ни удивительно, уменьшались ее вес и размеры. Так что в XXI век такая коробка вступила сильно улучшенной и проработанной. Но смогут ли годы доработок защитить традиционный «автомат» от нападок дерзких новичков? Поездив на 220-сильном Mitsubishi Outlander XL, мы пришли к выводу, что дни гидромеханической трансмиссии сочтены. Хотя в целом коробка произвела довольно приятное впечатление, веских доводов в ее пользу мы не нашли. Конечно, это самая отработанная конструкция из всех «автоматов», и к мнению механиков, рекомендующих не связываться с новомодными вариаторами и «роботами», пожалуй, стоит прислушаться. Но в то же время это самый прожорливый из всех «автоматов». Поэтому на 170-сильной версии этой же модели вместо «гидромеханики» стоит вариатор. Вероятно, он бы стоял и на нашем мощном Outlander, но один из недостатков вариаторов все еще ограничивает область их применения. Дело в том, что они боятся больших крутящих моментов.
Ценители плавности
Тем не менее надо признать: за последнее десятилетие в этом вопросе наметился заметный прогресс. Если лет десять назад самым мощным серийным автомобилем с вариатором был 114-сильный Honda Civic, то сегодня бесступенчатые трансмиссии уже можно встретить на машинах с моторами мощностью более 200 л.с. Правда, такие показатели достигаются путем технических ухищрений и заметного повышения стоимости агрегатов, поэтому на очень мощных автомобилях вариатор пока скорее исключение, чем правило.
К бесступенчатой трансмиссии автомобильные конструкторы шли давно, понимая, что таким образом можно обеспечить работу двигателя на наиболее благоприятных оборотах во всех режимах. Поэтому в Штатах патент на вариатор был получен еще в 1897 году. Правда, впервые на серийном легковом автомобиле клиноременный вариатор появился только в 1958 году — это был небольшой 20-сильный седан DAF 600. Изменение передаточного отношения осуществлялось двумя шкивами с раздвижными коническими половинками, соединенными между собой ремнем. Когда половинки ведущего шкива были максимально раздвинуты, а ведомого — сдвинуты, вариатор обеспечивал низшую передачу, в противном случае — высшую. Вариатор на тот момент в массы не пошел: КПД у него был низкий, неважной была и надежность. Поэтому о бесступенчатых коробках забыли — до тех пор, пока в конце 1980-х они вновь не появились в Японии. С этого момента и начинается их нынешняя автомобильная история. Вариаторы быстро прогрессировали. Чтобы они могли работать с большим крутящим моментом, были усовершенствованы прежние конструкции. Так, подразделение Audi cтало использовать вместо ремня клиновидную цепь, а конструкторы Nissan разработали торовый вариатор. На нашем тестовом автомобиле Nissan X-Trail стоит обычный клиноременный вариатор M-CVT. Со 169-сильным мотором сегодня сможет совладать и он. Примечательность этого агрегата в том, что он оборудован «ручкой», позволяющей выбирать одно из шести фиксированных передаточных чисел. Нам она, впрочем, показалась баловством: ведь работа вариатора в автоматическом режиме нареканий практически не вызывает. Правда, придется смириться с тем, что двигатель будет жить своей жизнью, но, в отличие от более ранних конструкций, это не давит на психику. На предшественниках, выжав педаль газа, можно было столкнуться с удивительной ситуацией: автомобиль ускорялся, держа обороты мотора на одной частоте, и привыкшему к обычному автомобилю водителю казалось, что у него забуксовало сцепление. На нашем же автомобиле в режиме интенсивного разгона частота работы двигателя все-таки варьируется, напоминая поведение автомобиля с «гидромеханикой».
За счет того, что с вариатором двигатель чаще работает на оптимальных «экономичных» оборотах, машина с «механикой» расходует больше топлива: 13 л на 100 км в городском цикле против 12 л у вариатора. Правда, вариатор проигрывает по динамике — 10,3 с до «сотни» против 9,8 с у «механики», — вероятно, из-за меньшего диапазона передаточных чисел и больших энергетических потерь в трансмиссии. Несмотря на это, вариатор получил высокие оценки, а вот «роботизированная» коробка — наихудшие.
Недалекий робот
Сразу сделаем оговорку: мы испытывали 77-сильный Fiat Punto с самой простой «роботизированной» коробкой. На скоростных машинах, таких как Ferrari или BMW спортивной M-cерии, тоже стоят «роботы», но куда более совершенные, осуществляющие смену передач менее чем за десятую долю секунды. Мы же решили остановиться на самом простом «роботе», ведь сегодня машинки с такими коробками пользуются бешеной популярностью. Причина этой популярности — дешевизна: «роботы» не только доступней гидромеханических трансмиссий, но и расходуют меньше топлива. Многие, покупая автомобиль, даже не догадываются, что в нем установлен «робот», а не привычный «автомат», — зачастую их ждет разочарование. Принцип работы «робота» прост: это «механика», которая управляется не водителем, а автоматом — он выжимает сцепление, подтыкает нужную передачу, в общем, делает все то, чем раньше занимался водитель. Но если «гидромеханика» переключает передачи плавно, без ощутимых рывков, то в простом «роботе» они неизбежны. Самое неприятное, что при интенсивном разгоне связь между двигателем и колесами может разорваться в любой момент и надолго. Поэтому «ручка» на Punto оказалась незаменимой. При движении в ручном режиме водитель может хотя бы сам выбрать момент переключения и преждевременно сбросить газ. При этом на скорости двигаться все-таки удобнее на автомобиле с «механикой». Конечно, придется занять делом левую ногу, но зато время смены передач будет зависеть от самого водителя, а не от возможностей «робота». В пробках «робот» тоже не идеален: чтобы тронуться с места, недостаточно просто снять ногу с педали тормоза, как у машины с традиционным «автоматом», нужно еще нажать на газ. Совершать же активные маневры в автоматическом режиме на этой коробке может быть просто небезопасно. Но не все «роботизированные» коробки одинаковы: в ходе теста мы опробовали инновационную коробку DSG (Direct-Shift Gearbox), которую в начале этого века конструкторы Volkswagen запустили в серийное производство, и были впечатлены скоростью ее переключений.
Две коробки, два сцепления
Примечательность трансмиссии DSG тестового универсала Volkswagen Passat в том, что в одном агрегате были объединены две роботизированные трехступенчатые коробки. Одна заведует включением четных передач, вторая — нечетных. При этом у каждой из коробок свое сцепление: при перемене передач одно размыкается, другое смыкается. Когда включена передача в первой коробке, в другой уже наготове следующая. Именно это и позволяет при переходе вверх сократить время переключения до заявленных производителем 8 мс! При переходе вниз времени нужно больше: это связано с тем, что прежде необходимо выровнять скорости вращения валов двигателя и коробки передач.
То, насколько быстро Passat меняет передачи, очень хорошо заметно при езде: даже если утопить педаль в пол, переключения будут чувствоваться, но проходить без толчков и рывков. Быстродействие DSG обеспечивает захватывающую динамику: до «сотни» он разгоняется всего за 7,2 с.
Любопытно, что начинает движение автомобиль с DSG так же, как машина с гидромеханической трансмиссией, — при снятии ноги с педали тормоза. Правда, чуть менее уверенно — это, очевидно, объясняется тем, что автомобиль c DSG лишен помощи увеличивающего крутящий момент гидротрансформатора.
Результаты нашего теста таковы: самыми достойными альтернативами «механике» были признаны вариатор и DSG. Гидромеханическая трансмиссия проявила себя в тесте, как мы и ожидали, достойно, если закрыть глаза на больший расход топлива. В эпоху роста цен на бензин это существенный недостаток. Ну а обычный фиатовский «робот» нас разочаровал: если бы мы надумали купить этот 77-сильный автомобиль, то приобрели бы его в комплекте с «механикой». На безопасности лучше не экономить ради сомнительного комфорта…
При выборе новой машины не последнюю роль играет тип коробки передач, установленной на ней. На сегодняшний день все применяемые трансмиссии можно поделить на автоматические и механические КПП. Что представляет собой каждая из типов коробок передач, какими положительными и отрицательными характеристиками обладают? Какая из данных трансмиссий в итоге окажется лучше? Разберем эти вопросы в статье.
Механическая коробка передач относится к одному из старейших видов трансмиссий. Здесь в выборе передачи непосредственное участие принимает водитель. Переключение передач осуществляется водителем при помощи механизма выбора передач и синхронизаторов, поэтому трансмиссия и получила название механическая КПП.
Схема механической трехвальной КПП
Движение обычно начинается с первой передачи, а последующие передачи выбираются с учетом текущей скорости, оборотов двигателя и дорожной ситуации. Переключение передач происходит в момент разъединения двигателя и коробки передач при помощи сцепления.
Крутящий момент в механической коробке передач изменяется ступенчато, соответственно и сама коробка считается «ступенчатой». В зависимости от количества передач коробки передач бывают 4-х ступенчатыми, 5-ти ступенчатыми, 6-ти ступенчатыми и выше. Наибольшую популярность получила 5-ти ступенчатая МКПП.
В зависимости от количества валов различают двухвальные и трехвальные механические КПП. Первые устанавливаются на переднеприводных и заднемоторных легковых автомобилях с поперечным расположением двигателя, вторые – на заднеприводных и грузовых автомобилях с продольным расположением ДВС.
Автомат: комфорт и удобство
Схема автоматической КПП
В автоматической коробке передач функция сцепления закреплена за гидротрансформатором, а за переключение передач отвечает электронный блок управления и исполнительные механизмы: фрикционные муфты, ленточный тормоз и т. д.
Режим работы АКПП и направление движения водитель выбирает с помощью селектора выбора передач, установленного в салоне автомобиля. При установке автомата на переднеприводные легковые автомобили конструкцию КПП дополняют главная передача и дифференциал.
Современные АКПП являются адаптивными, то есть их электронная система оснащена «памятью» о стиле вождения водителя. Менее чем за час езды автомат подстроится под ваш стиль вождения.
Различают следующие виды автоматических КПП: гидромеханическая коробка передач (классический автомат), механическая трансмиссия с двумя сцеплениями, роботизированная коробка передач и бесступенчатый вариатор. Но все же под автоматической КПП всегда подразумевается классическая гидромеханическая планетарная коробка передач.
АКПП или МКПП
Проведем сравнительную характеристику двух видов трансмиссий с точки зрения их преимуществ и недостатков. За основу возьмем следующие критерии: цена, обслуживание и ремонт, КПД и разгон, надежность, ресурс эксплуатации, условия зимнего вождения, комфорт, ресурс двигателя и сцепления и поведение машины на дороге.
Цена вопроса
По цене коробка-автомат дороже механики. Да и расход топлива на автомате будет на 10-15% больше, чем на механике. В основном, это касается городской езды, за городом разница по расходу топлива будет немного меньше.
Обслуживание и ремонт
Обслуживание и ремонт автомобиля с автоматической КПП выйдет дороже. Автомат требует больше масла, чем механика, да и стоит оно дороже. Требует замены и масляной фильтр. В сравнении с автоматом механическая КПП проста в обслуживании и не требует дорогостоящих расходников и запасных частей.
КПД и разгон
Динамика разгона у механической трансмиссии лучше, чем у автоматической КПП, да и КПД у механики выше. Механическая КПП дает возможность реализации всей мощности двигателя и его крутящего момента. Исключение составляют роботизированные трансмиссии с двумя сцеплениями.
Надежность
Простота устройства в сравнении с автоматом позволяет механике претендовать на звание более надежной коробки передач. Буксировка на длительные расстояния на гибкой или жесткой сцепке возможна только для автомобилей с механической КПП. Машину с автоматом рекомендуется перевозить только на эвакуаторе. Эксплуатация автомобиля, оснащенного механикой, при передвижении в гололедицу, по грязи и бездорожью будет лучше в сравнении с автоматом.
Ресурс эксплуатации
И этот критерий говорит в пользу механики, ресурс эксплуатации которой выше. Некоторые механические коробки могут функционировать даже после выхода из строя «родного» двигателя автомобиля. Чего нельзя сказать об АКПП, которая прослужит только до капремонта.
Зимнее вождение
На автомобиле с механикой легче ездить по скользкой поверхности и буксовать в снегу. Для автомата эти действия не желательны – может перегреться трансмиссионное масло.
Итак, по шести рассматриваемым позициям (цена, обслуживание и ремонт, КПД и разгон, надежность, ресурс эксплуатации, условия при зимнем вождении) выигрывает механическая коробка передач. Посмотрим, чем ответит автомат.
Комфорт
Режимы работы АКПП
Автомат отличается более высоким уровнем комфорта для водителя, чем механика. Даже неопытный водитель сможет спокойно и без рывков тронуться с места, не создавая аварийной ситуации. Механика же требует от водителя повышенной концентрации и внимания. Постоянное переключение передач и необходимость постоянно выжимать педаль сцепления, особенно в городских пробках, утомляют водителя.
Ресурс двигателя и сцепления
В этом плане выигрывает также автомат: он контролирует обороты и не дает двигателю перегреться. На механике при некорректном переключении передач возможна перегрузка мотора. Новички могут забыться и не сменить вовремя передачу с низшей на высшую, заставляя двигатель работать с повышенными оборотами.
То же самое относится и к сцеплению. В автомобиле, оснащенном автоматической КПП, нет необходимости постоянно выключать сцепление.
Поведение машины на дороге
Автомобиль с автоматической КПП двигается плавно, без рывков, он не откатывается на горке. Автомат имеет режим «паркинг», при котором двигатель отсоединен от трансмиссии, а выходной вал коробки механически заблокирован. Этот режим позволяет машине надежно удерживаться на месте.
Ну что же, три против шести! Получается механика лучше автомата? Может быть. Но разработчики не стоят на месте и придумывают новые и все более усовершенствованные разновидности автоматических коробок передач. Если за критерий взять, например, ускорение автомобиля, то механика разгоняется быстрее классического автомата, а вариаторная коробка по эффективности точно не уступит механической трансмиссии, а иногда и превзойдет ее.
Заключение
Какую коробку передач выбрать? На этот вопрос нет единого мнения. Все зависит от того, что для водителя находится в приоритете, а также в каких условиях он собирается эксплуатировать автомобиль. Если в основном планируется езда по городу с многочисленными пробками, то лучшим решением будет автомат. При движении за городом допустимы обе КПП. А эксплуатирование машины в сложных дорожных условиях однозначно диктует выбор в пользу механики.
Сегодня наиболее практичной является механическая КПП. Но и автомат не отстает, год от года становясь все совершеннее и надежнее. Если комфорт и быстрое обучение вождению для вас стоят на первом месте – выбирайте автомат. Хотите почувствовать скорость и раскрутить двигатель до предела — покупайте автомобиль с механической трансмиссией.
А можно обратить внимание и на гибрид автомата и механики – коробку передач с двойным сцеплением, которая соединила в себе основные достоинства обеих трансмиссий. КПП нового поколения не имеет педали сцепления, передачи переключаются автоматически, но принцип работы схож с механической коробкой передач.
Так уж сложилось, что большинство водителей по-прежнему отдают предпочтение механической коробке передач, считая, что автоматическая еще далека от идеала, имеет ряд недостатков, да и просто не соответствует имиджу мужчины. Переубедить желающих делать все своими руками крайне сложно, но для тех, кто склоняется в сторону выбора автомобиля с "автоматом" сделаем небольшой обзор существующих видов автоматических коробок передач, их отличий друг от друга, преимуществ и недостатков.
Немного истории
Ломать голову над тем, как облегчить работу водителя по переключению передач, инженеры начали еще на заре XX века. Первая из известных нам разработок появилась на легендарном Ford T. Переключение передач двухступенчатой планетарной трансмиссии Ford T осуществлялось с помощью двух ножных педалей: одна переключала низшую и высшую передачи; вторая включала задний ход. Затем, уже в середине 1930-х годов, другие американские компании, Reo и General Motors, представили свои версии полуавтоматических трансмиссий. Разработка GM представляла собой планетарный механизм, работой которого управляла гидравлика. Примерно в то же время за создание АКПП взялся и Chrysler, однако его наработки нашли более или менее реальное применение лишь накануне Второй мировой войны, да и назвать их автоматической трансмиссией в современном понимании было нельзя, хотя гидромуфта в ней уже использовалась.
Обратили внимание, что пионерами в области создания автоматической КПП были американцы и только они? Не до конца понятно почему, но именно янки наиболее фанатично относились и продолжают относиться к «автоматам». Найти в США автомобиль с механической коробкой надо еще постараться. А потому и неудивительно, что первую по-настоящему автоматическую трансмиссию разработали и внедрили в серийное производство инженеры General Motors. Уже в 1940 году она была доступна в качестве опции на автомобилях марки Oldsmobile и носила название Hydra-Matic. Конструктивно она представляла собой комбинацию гидромуфты и 4-ступенчатой планетарной коробки передач с автоматическим гидравлическим управлением. Чтобы понимать, насколько значимым для мирового автомобилестроения было появление Hydra-Matic, достаточно сказать, что эту трансмиссию вскоре стали устанавливать на свои автомобили не только американские, но и европейские производители, включая Bentley и Rolls-Royce. Более того, даже Mercedes-Benz свой первый «автомат» разрабатывал на основе Hydra-Matic!
Естественно, путь АКПП был тернист и сопровождался постоянной борьбой с «детскими болезнями», частыми поломками и относительно небольшим сроком службы. Но инженеры не были бы инженерами, если бы не смогли побороть большую часть недугов. Современные автоматические трансмиссии все еще требуют особого к себе отношения, но стали намного более надежными и долговечными, почти сравнялись по расходу топлива с механическими КПП и расплодились, как грибы после дождя. Причем, не только производителей «автоматов» стало больше, но и разновидностей самих коробок уже не одна, и даже не две.
«Автомат» с гидротрансформатором
Такую автоматическую коробку передач называют классической, поскольку появилась она раньше других и до сегодняшнего дня является наиболее распространенной. Принцип ее работы и прост и сложен одновременно. Состоит она из двух самостоятельных узлов — коробки передач и гидротрансмформатора, то есть последний частью КПП не является, а выполняет, по сути, роль сцепления.
Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жестко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.
Сама коробка передач очень похожа на обычную «механику», за исключением некоторых принципиально важных деталей, обеспечивающих переключение передач практически без разрыва потока мощности и без участия водителя. Очень важным моментом является и то, что жесткой связи между двигателем и коробкой передач нет. Крутящий момент на КПП передается с помощью трансмиссионного масла, циркулирующего под давлением по замкнутому кругу.
За весь алгоритм работы АКПП с гидротрансформатором следит электроника, считывающая и обрабатывающая информацию со множества датчиков. Она-то и решает, когда и как переключать передачи. Если водитель педалирует мягко, переключение передач будет происходить достаточно быстро, чтобы не раскручивать двигатель до высоких оборотов и экономить, тем самым, энергию (топливо). Однако, как только электроника получит сигнал о резком и интенсивном нажатии на педаль акселератора, она тут же переключится в режим, позволяющий раскрыть весь потенциал двигателя. Впрочем, чтобы не вводить электронику в заблуждение и предоставить водителю наиболее оптимальные характеристики работы коробки передач в конкретных условиях, многие производители дают возможность переключаться между заранее запрограммированными режимами, вроде экономичного, спортивного или зимнего.
Нередко автоматические КПП позволяют переходить и в ручной режим переключения передач, либо селектором, либо подрулевыми «лепестками». Впервые такая «фишка» появилась на автомобилях Porsche и получила название Tiptronic. Причем, Tiptronic — это вовсе не тип АКПП, а лишь торговая марка. У каждого производителя она своя (Steptronic у BMW, Autostick у Chrysler и т. д.), но именно Tiptronic стала именем нарицательным по аналогии с Xerox для копировальных аппаратов. И все же, ручное переключение передач в автоматической коробке является не более, чем дополнительным функционалом, не несущим для подавляющего большинства водителей слишком большого смысла. В конце концов, «автомат» покупают не для того, чтобы переключать передачи вручную, да и электроника, в любом случае, не даст водителю полной свободы действий.
К несомненным достоинствам «автомата» с гидротрансформатором, как и любой другой немеханической КПП, можно отнести комфорт. Кроме того, гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот, что благоприятно сказывается на ресурсе и силового агрегата, и трансмиссии, и ходовой части. С другой же стороны, недостатков у такой коробки тоже хватает. Главные из них — относительно небольшой ресурс и невысокий КПД. Последнее обусловлено тем, что полезная энергия расходуется на перелопачивание и нагрев масла гидротрансформатором. Немало энергии отбирает и насос, создающий давление в управляющих магистралях. Все это приводит к повышенному расходу топлива, хотя за последние несколько лет инженерам удалось добиться определенного прогресса и поумерить аппетиты классического «автомата».
Из прочих недостатков АКПП с гидротрансформатором стоит отметить невозможность завести автомобиль «с толкача» и необходимость внимательно следить за состоянием трансмиссионного масла и своевременно менять его (а оно дороже масла для «механики»). Причем, касается это даже так называемых необслуживаемых коробок, которые это самое обслуживание, рано или поздно, но все равно ждет.
Многие водители жалуются, что АКПП с гидротрансформатором слишком задумчива, особенно 4-ступенчатые, и отчасти это правда. Но здесь важно понимать, что производители, порой, нарочно делают коробки не слишком резвыми, дабы оправдать надежды владельца автомобиля по расходу топлива. Подтверждением тому служит хотя бы тот факт, что в автомобилях, где динамика очень важна, современные 6-, 7- и даже 8-ступенчатые «автоматы» с гидротрансформатором демонстрируют великолепную скорость работы. Чего стоит хотя бы ZF 8HP, которая устанавливается на многие модели Audi, BMW, Land Rover, атакие неординарные автомобили, как Bentley Continental GT V8, Maserati Quattroporte, ...
Роботизированная КПП
Чтобы понять, как работает роботизированная коробка передач, нужно представить себе обычную «механику». Единственная разница между ними заключается в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом, но встречаются и гидравлические актуаторы. Управляет ими электронный блок. По команде электроники на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Вот, собственно, и все.
Идеальная, казалось бы, схема — простая, с высоким КПД и меньшим, по сравнению с гидротрансформатором, расходом топлива. Но есть одна загвоздка: чтобы избежать рывков и не издеваться над сцеплением, во время переключения передач «робот» надолго разрывает связь между двигателем и колесами, из-за чего во время разгона возникают неприятные провалы, избавиться от которых можно только одним способом — сократить время переключения. Но как этого добиться? Оказывается, решение было найдено еще до начала Второй мировой войны, когда француз Адольф Кегресс изобрел для Citroen коробку передач с двумя сцеплениями. До производства, правда, дело тогда не дошло, но уже в начале 1980-х идею француза подхватили американцы и немцы. Ну, а в массы «роботы» с двумя сцеплениями ушли с подачи концерна Volkswagen и ее DSG (Direct Shift Gearbox). На ее примере и рассмотрим принцип работы такой коробки. У Porsche, кстати, она называется PDK, у Ford и Volvo - Powershift, у Audi - S-Tronic, у Mercedes-Benz - Speedshift DCT.
В теории все очень просто: у DSG два вторичных вала, с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами, и два первичных вала, вставленных друг в друга по принципу матрешки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвертой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Когда включается первая передача, первое сцепление замыкается, передавая крутящий момент через первичный вал на колеса. Одновременно с тем блокируется вторичная шестерня второй передачи, то есть второе сцепление наполовину готово включиться в работу и ждет лишь, когда электроника подаст соответствующий сигнал. И так далее со следующими передачами. За такой принцип работы подобные коробки называют преселективными.
Основное преимущество преселективных «роботов» - скорость переключения передач. У серийной 6-ступенчатой DSG она равна восьми миллисекундам (0,008 сек). Фантастический результат! А если учесть, что коробки с двойным сцеплением комфортнее классического «автомата» и экономичнее «механики» (электроника выбирает оптимальные передачи и, в отличие от водителя, не ленится их переключать), несложно сделать вывод, что долгосрочный успех им обеспечен. Тем более, что инженеры смогли решить большую часть проблем с надежностью, преследовавших первые образцы преселективных роботизированных КПП.
Если говорить конкретно о DSG, то стоит, наверное, упомянуть о некоторых особенностях ее работы, подмеченных во время реальной эксплуатации автомобиля с такой коробкой. Например, в моменты, когда возникает необходимость резко ускориться и искусственный интеллект “робота”, по идее, должен оперативно отреагировать на интенсивное нажатие на акселератор понижением передачи, DSG на некоторое время “зависает”, думает и только потом делает то, что должна. Но еще менее приятные впечатления DSG оставляет в тянучках, когда автомобиль движется с небольшой скоростью и ритм этого движения рваный. В такие моменты “робот” явно подвергается насилию над собой, о чем говорит скрежет из коробки и нервные подергивания автомобиля. Естественно, поломкам в такие минуты DSG подвержена наиболее сильно.
Одно время считалось, что «роботы» с двумя сцеплениями не способны передавать большой крутящий момент, а потому сфера их применения ограничена лишь гражданскими легковыми автомобилями. Однако компания Ricardo доказала обратное, разработав аналог DSG для 1000-сильного купе Bugatti Veyron и сняв тем самым все вопросы.
Вариатор
Хотите верьте, хотите нет, но вариатор - старейшее после колеса изобретение, используемое в автомобиле. Говорят, Леонардо да Винчи нарисовал вариатор еще в 1490 году, однако в реальный механизм, получивший соответствующий патент, бесступенчатая трансмиссия превратилась в конце XIX века.
Оказавшись невостребованной, идея пролежала без дела до 1958 года, пока один из основателей фирмы DAF Хуб Ван Дорн не представил на автомобильной выставке в Амстердаме малолитражку DAF 600 или A-Type, как ее еще называют (не удивляйтесь, в те времена DAF производила не только грузовики, но и легковые автомобили). То был ничем не примечательный малыш, за исключением одного - революционной на то время бесступенчатой трансмиссии CVT (Continuously Variable Transmission). Откровенно говоря, в вариатор тогда мало кто поверил, однако Ван Дорн сдаваться не планировал. Голландец счел, что лучшим способом продемонстрировать скептикам их неправоту будет участие автомобилей с CVT в соревнованиях. Сначала DAF 600 гонялся по раллийным трасам, потом волею случая CVT опробовали на шасси Brabham Формулы-3… Увы, очень скоро выяснилось, что вариатор несовместим с мощными двигателями, а потому путь в большой автоспорт ему был заказан. В 1975 году, правда, сам Энцо Феррари заинтересовался бесступенчатой трансмиссией, но позже принял решение закрыть проект и перебросить силы на разработку двигателя с турбонаддувом. А лебединая песня вариатора в автоспорте прозвучала в 1993 году: после того, как команда Williams Формулы-1 испытала автомобиль с CVT и добилась весьма неплохих результатов, Международная автомобильная федерация строго-настрого запретила использование бесступенчатых трансмиссий в большом спорте.
Случайно или нет, но именно в 1990-е вариатор начал свое вхождение в массовый автопром и продолжает этот путь по сей день. Более того, инженерам уже частично удалось решить проблему совместимости с мощными двигателями. Во всяком случае, сейчас CVT успешно работает с моторами, отдача которых значительно превышает отметку 200 л. с. То ли еще будет!
Вариаторы бывают разных типов - клиноременные, цепные и даже тороидальные. Наибольшее распространение получил клиноременной, поэтому принцип работы бесступенчатой трансмиссии мы будем рассматривать именно на его примере. А принцип этот предельно прост. Клиноременной вариатор состоит из двух шкивов, между которыми натянут ремень. Каждый из шкивов, в свою очередь, состоит из двух конусов, обращенных острыми концами друг к другу. Конусы могут сдвигаться и раздвигаться, меняя рабочий диаметр по которому движется ремень. При сближении конусов ремень выталкивается, то есть движется по большему диаметру, а при отдалении - по меньшему. В результате выполняется главная задача - плавное изменение передаточного отношения без необходимости каких-либо физических переключений.
В силу особенностей своей конструкции, вариатор не может обеспечить реверсивного движения, поэтому для движения автомобиля задним ходом в CVT применяются дополнительные механизмы. Например, планетарный редуктор.
За то, как работает вариатор, отвечает вездесущая электроника. В ее ведомстве находится и управление передачами. Да-да, есть и такие вариаторы, но, как мы понимаем, передачи эти исключительно виртуальные, запрограммированные инженерами для решения конкретных задач, напрямую связанных с характеристиками двигателя и общим предназначением автомобиля.
Идеальная плавность хода, умеренный аппетит и сопоставимая с классическим «автоматом» цена - вот главные достоинства вариатора. Однако все они поставлены под серьезную угрозу недостатками CVT, которые до сих пор мешают бесступенчатой трансмиссии претендовать на лидерство среди «автоматов». В первую очередь это недешевое обслуживание и ремонт. Вариатор требует замены специального (а потому и дорогого) трансмиссионного масла каждые 40-50 тысяч километров, а каждые 100-150 тысяч километров может требоваться замена ремня. Кроме того, нужно знать, что автомобиль с вариатором можно буксировать только с работающим двигателем (лишь в этом случае создается необходимое давление для обеспечения смазки и надежного зацепления ремня со шкивами), либо методом частичной или полной погрузки.
Впрочем, сложности с буксировкой возникают и у автомобилей с классической АКПП. Если эвакуатор по каким-то причине не приехал, а отбуксировать автомобиль надо, достаточно придерживаться нескольких простых правил:
- буксируйте автомобиль с заведенным двигателем;
- держите скорость не выше 40 км/час;
- за один раз старайтесь не проезжать больше 40-50 км;
- делайте остановки на 15-20 мин после каждых 40 км.
Послесловие
У каждой из автоматических коробок передач есть свои характерные достоинства и недостатки. Впрочем, с течением времени и развитием технологий проблемы с «автоматами» становятся все менее явными. Идеальным не может быть ни один механизм, но приблизиться к заветной цели инженеры стремились всегда и будут стремиться дальше. Кто знает, возможно в будущем появятся альтернативные конструкции АКПП — надежные, экономичные и недорогие — и им будет суждено вытеснить коробки, о которых мы говорили в этой статье.
Какая же из существующих ныне автоматических трансмиссией все-таки лучше? Увы, однозначно ответить на этот вопрос нельзя, но, если проследить за тенденциями в автоиндустрии, несложно заметить, что самыми перспективными производители считают роботизированные КПП с двумя сцеплениями. Вариаторы занимают вторую позицию, а классические «автоматы», судя по всему, свое отживают, а потому и развиваются не очень активно.
Но, мы полагаем, что выбирать трансмиссию следует также исходя из класса автомобиля и того, кто и сколько будет на нем ездить. Если Вы предпочитаете спокойный стиль вождения, то Вас утроит и классический “автомат”, а если любите быструю и агрессивную езду - советуем обратить внимание на преселективные коробки. В спортивном режиме их “скорострельность” может соперничать со скоростью заправского автогонщика. А для малолитражки как раз впору придется обычный “робот” или вариатор.
Всем привет! Сегодняшняя статья посвящается типам коробок передач, их отличиям, достоинствам и недостаткам. Если вы не знаете, какая коробка передач лучше – автомат, механика или вариатор вы найдете ответ ниже.
Чтобы разбирать достоинства и недостатки каждой из коробок надо разобраться с их устройством.
Механика.
Самый старый тип автомобильно трансмиссии. Крутящий момент передается через шестерни, которые вводятся в зацепление и выводятся из него посредством рычага переключения скоростей. Сам механизм устроен так, что в один момент времени может быть включена только одна пара шестерен.
Сцепление служит для разъединения двигателя и трансмиссии. При выключенном сцеплении крутящий момент двигателя не передается коробке передач и в это время производиться переключение. Управляя автомобилем на механике, водитель до конца чувствует машину и управляет ей.
Для того чтобы понять как работает механическая КПП советую посмотреть вот это видео:
Автомат.
Механическая часть автоматической коробки передач строиться на основе планетарных редукторов. Редукторы вводятся в зацепление посредством т.н. фрикционов, которые в свою очередь приводятся в зацепление гидравлическими поршнями.
Управляется работа автомата при помощи электрических или гидравлических «мозгов». В качестве сцепления используется гидротрансформатор — в упрощенном виде это два пропеллера, один из которых потоком масла раскручивает другой. За счет этого, нет постоянной жесткой связи между валами и крутящий момент передается нелинейно, с ростом оборотов, возможна передача большего момента (современные АКПП умеют блокировать гидротрансформатор и за счет этого здорово экономят топливо).
Для понимания принципа работы АКПП предлагаю вам посмотреть вот это видео:
Вариатор.
Единственный бесступенчатый тип трансмиссии! Конструкцию со шкивами изменяемого радиуса придумал еще Леонардо Да Винчи.
Принцип работы вариатора – изменение передаточного числа осуществляется бесступенчато посредством изменения диаметров шкивов, между которыми натянут ремень.
Вот в этом ремне и шкивах заключается главный недостаток – это детали высокой степени обработки из дорогих высокопрочных материалов.
Маркетологами данный тип коробок подается, как современное решение позволяющее использовать всю мощность двигателя для разгона! Да на самом деле только вариатор может плавно изменять передаточное число, удерживая двигатель на оборотах максимальной мощности! Но проблема в том, что мощность вариатор передает очень плохо, и сам по себе очень капризен.
Все другие типы коробок умеют жестко (через шестеренки), связывать первичный и вторичный валы (на современных АКПП предусмотрена блокировка гидротрансформатора), тем самым исключается пробуксовка). В случае с вариатором жесткая связь невозможна, при проскальзывании ремня масло вскипает и резко увеличивает силу трения, тем самым устраняется проскальзывание, каждое такое проскальзывание истирает ремень и шкивы. В итоге после пробега 80-150 тыс. км коробка полностью выходит из строя и нуждается в замене. Контрактные и восстановленные коробки это лотерея, их ресурс неизвестен, а новая коробка стоит 300-500 т.р.
Вот так работает вариатор:
Робот.
Робот, это не что иное как управляемая электроникой механическая коробка. На роботизированных трансмиссиях электроника управляет сцеплением, и электроника включает скорости.
В целом решение неплохое, но на маленьких бюджетных коробках наблюдаются рыки при включении скоростей и задержка при переключениях, на спортивных коробках с двумя сцеплениями эта проблема решена, но такие коробки значительно дороже!
Сегодня это самый эффективный тип автоматической трансмиссии! К недостаткам можно отнести только неспособность случайного (селективного) переключения передачи и повышенную сложность, и стоимость у коробок с двумя сцеплениями.
Вот вам небольшое видео про то, как работает роботизированная коробка передач:
Так какая коробка передач лучше?
Однозначного ответа на этот вопрос дать невозможно т.к. о вкусах не спорят!
Если вы любите «управлять» автомобилем или живете в «глуши» и пробки для вас бывают только в бутылках, проблема выбора у вас не стоит – механика. Причина проста – самый надежный тип коробок передач не требующий дорогого обслуживания и дорогих запчастей.
Если вы живете в большом городе, то после первого месяца эксплуатации автомобиля на механике вы увидите вот такую картину:
Цена обслуживания автомобиля на механике будет самой низкой, и расход топлива будет минимальным, но этот автомобиль будет не самым удобным в управлении.
Если большую часть времени вы ползаете по городским пробкам с их режимом старт — стоп однозначно стоит выбрать автомат или вариатор. Да автомат покажет больший расход топлива, а вариатор будет раздражать равномерным завывание двигателя при разгоне, но в городском цикле разница не критична, да и сцепление на механике-роботе в пробках не ходит больше 50-60 тыс. км.
Если выбирать между вариатором и автоматом я рекомендую остановиться на автомате, так как его срок службы в 5-6 раз выше чем у вариатора, он не требует замены ремней (что не дешево) и в крайнем случае автомобиль сохранит способность передвигаться.
Вариатор после пробега 100 000 км на любом автомобиле это лотерея! И в случае проигрыша в худшем раскладе это «попадание» на половину стоимости автомобиля.
Роботизированная трансмиссия видится как некоторый компромисс между автоматом и механикой, но в городском режиме движения автомобиль будет доставать частыми переключениями и самое главное – робот не умеет перескакивать через передачи. Т.е. АКПП может скинуть 2-3 передачи вниз и начать интенсивный разгон, робот умеет переключаться только на 1 передачу вверх или вниз. Разницы в расходе топлива между роботом и механикой нет и коэффициент полезного действия обеих трансмиссий одинаков! Для любителей погонять – спортивные версии роботизированных коробок обеспечивают максимально быстрый разгон за счет работы двух сцеплений.
Заключение.
На какой коробке ездить – решать только вам! Лично я предпочитаю классические автоматы или механику. Вариатор тоже хорош, но вот цена ремонта…. А двухдисковый робот штука не для массового применения, хотя разгон с ним шикарен!
На этом у меня сегодня все. Я надеюсь, что теперь для вас навсегда отпал вопрос «какая коробка передач лучше автомат, или механика, или вариатор?»
Если у вас есть чем дополнить эту статью, или есть замечания к тексту, оставляйте комментарии.
Хотя оба этих типа трансмиссий помнят еще зарю автомобилестроения, вынесенный в заголовок вопрос по-прежнему актуален. На самом деле четкий ответ на него дать невозможно – достаточно знать особенности каждой конструкции, чтобы уже для самого себя соотнести плюсы и минусы. Естественно, мы не касаемся экстремальных применений автомобилей: скажем, увидеть драгстер класса Top Fuel без двухступенчатого автомата или джиперскую «котлету» не на механике вряд ли получится, но здесь и весь автомобиль строится под конкретную цель.
Исторически это наиболее старый тип трансмиссии вообще, многоступенчатые редукторы были изобретены еще до появления автомобилей как таковых. Пройдя определенную эволюцию и отсеяв все нежизнеспособные идеи, классическая компоновка механической КПП неизменна уже несколько десятков лет.
Основа МКПП – это два вала с шестернями на них: первичный, связанный с двигателем через муфту сцепления или, как экзотический вариант, через гидротрансформатор (о них самих ниже), и вторичный, связанный с дифференциалом или карданным валом в зависимости от выбранного привода. Принципиальная разница между валами в том, что на первичном валу все шестерни закреплены жестко, а на вторичном вращаются свободно. При выборе определенной передачи одна из шестерней соединяется с муфтой, которая жестко связана со вторичным валом, остальные продолжают свободное вращение.
Из очевидной простоты такого решения проистекает и главный недостаток такой трансмиссии: в момент переключения передачи муфта, вращающаяся с теми же оборотами, что и вторичный вал, должна войти в зацепление с шестерней, скорость которой может быть совсем иной. Поэтому жесткость переключения можно победить или четким выравниванием скоростей шестерен, то есть переключением передач на строго определенных оборотах, или введением дополнительного узла – синхронизатора, помогающего выровнять скорости шестерен до момента включения передачи.
Из-за удобства как минимум все передние скорости на легковых автомобилях обязательно имеют синхронизаторы, но именно они являются одним из самых слабых мест МКПП. Недаром на тяжелых американских грузовиках, где только паспортный ресурс трансмиссии составляет миллион миль, синхронизаторов в механических коробках нет: они неизбежно изнашиваются, делая включение передач все более жестким.
Видео:5 вещей которые НИКОГДА нельзя делать с Механической коробкой передач!
Но и достоинства МКПП очевидны:
- Во-первых, минимум передаточных звеньев между двигателем и колесами обеспечивает автомобилям на «механике» высокую экономичность.
- Во-вторых, даже в случае поломки МКПП может быть легко перебрана: разобраться в ее устройстве нетрудно.
- Добавим к этому простоту изменения передаточных отношений (достаточно сменить всего пару шестерен), возможность работы на масле низкого качества и терпимость к грубому обращению: «убить» грамотно спроектированную механическую коробку очень трудно. И одновременно МКПП наиболее дешевы, что делает выбор трансмиссии в бюджетном сегменте и вовсе безальтернативным.
Автоматические трансмиссии
Гидромеханика
Говоря «автоматическая коробка», мы обычно подразумеваем гидромеханическую планетарную трансмиссию – старейший тип автомобильных «автоматов» родом еще из 30-х годов. В основе подобных трансмиссий лежит свойство планетарного редуктора изменять свое передаточное число при притормаживании одного из его элементов (солнечной шестерни, блока сателлитов или ведомой шестерни). Поскольку все шестерни при этом остаются в постоянном зацеплении, передаточное число меняется мягко и без ударов – именно поэтому автоматические коробки начали активно развиваться в те времена, когда «механика» не имела синхронизаторов и требовала немалого умения в обращении с «кочергой» переключения передач и сцеплением.
Из принципа работы планетарного редуктора понятно, что у него можно получить лишь три передаточных отношения – недаром все «автоматы» очень долго были именно трехступенчатыми. В реальности же передаточное число на каждой скорости у автомобилей менялось сильнее. Как так? Дело в том, что для связи коробки с двигателем без муфты сцепления использовался гидротрансформатор – устройство из двух колес (нагнетающего и турбинного), закрытых в объеме масла. Такой механизм позволяет турбинному колесу вращаться со скоростью меньшей, чем скорость нагнетающего, то есть фактически обороты варьировались еще перед трехступенчатым редуктором.
Видео: Автомат или механика. Что лучше, плюсы и минусы. Просто о сложном
Выборочное притормаживание и соединение с выходным валом КПП того или иного узла планетарной передачи выполняют набор фрикционов и тормозных лент – в старых АКПП они управлялись чисто механически, сейчас давление масла в приводах распределяют клапана, управляемые своим контроллером. Но суть гидромеханической трансмиссии, хоть и получающей сейчас до 8 ступеней, остается прежней: увы, высоких потерь в гидротрансформаторе не избежать, и расход топлива с такой коробкой будет выше, чем с механикой.
Сам механизм весьма требователен к качеству и количеству масла – даже отклонение вязкости уже способно нарушить работу управляющих механизмов, вызвав знакомые многим «толчки» и «задумчивость». Это не означает ненадежности АКПП: при должном уходе они способны продемонстрировать огромный ресурс. Зато удобство такой коробки очевидно, особенно в городских пробках, а введение дополнительных ступеней и принудительная блокировка гидротрансформатора позволяет приблизить их КПД к «механике». Явное противопоказание для гидромеханических автоматов – это жесткая эксплуатация (агрессивная езда, офф-роуд) – если перегрев или постоянная езда враскачку (вперед-назад без паузы между включениями) для МКПП не страшны, то «автомату» в таких условиях придется готовится к ускоренной замене фрикционов и тормозных лент.
Роботизированные коробки
Попытки автоматизировать переключение передач на МКПП предпринимались давно, но все они упирались в один подводный камень: если фрикционами и лентами АКПП могли управлять маломощные и медленные гидроприводы, то МКПП нужны были привода с высоким быстродействием. Поэтому фактически работоспособные конструкции появились на рынке только в 90-е годы, и по сути своей они представляли собой обычную «механику», где муфтами переключения передач и приводом сцепления управляли мощные электромагниты.
Увы, именно эти «роботы» и испортили репутацию идеи: «задумчивость» и удары при переключении передач у них только прогрессировали со временем, так как механизм выжима сцепления не мог адекватно адаптироваться к износу его дисков. К этому добавлялись регулярные проблемы с самими соленоидами.
Как-то исправить ситуацию смогли только преселективные коробки DSG – в них выбор следующей передачи происходил до отключения текущей, и одновременно срабатывали два фрикциона: первый разрывал крутящий момент текущей передачи, второй подключал следующую. По комфорту и быстродействию такие коробки уже смогли сравниться с «механикой», но по сложности уже догнали гидромеханические автоматы. Проблемы же с надежностью остались бичом «роботов» и по сей день.