Как работает автомат, вариатор и робот. Для чайников

05.01.2018

Споры между автовладельцами, кажется, не утихнут никогда. И таких вопросов масса. Шипы или «липучка»? Бензин или дизель? «Автомат» или механика? Последний вопрос, к слову, не такой уж и животрепещущий. Тут все более или менее понятно. Жители мегаполисов и больших городов все чаще выбирают автоматические коробки передач. И если еще 10 лет назад «автомат» могли позволить себе только довольно обеспеченные граждане, то теперь машины с двумя педалями предлагает даже Lada.

Механику выбирают и рьяно защищают, как правило, те, кто никогда не имел дело с другими трансмиссиями. Не знаю никого, кто, однажды попробовав поездить на машине с автоматической трансмиссией, по собственному желанию хотел бы пересесть на машину с механикой. Отсюда вытекает еще более актуальный вопрос. Какую автоматическую трансмиссию выбрать?

Гидромеханическая автоматическая коробка передач
В народе его также называют обычным или классическим «автоматом». Собственно, классический он потому, что применяться стал еще в первой половине прошлого века, а широкое распространение получил уже в 60-х годах ХХ века. Особенность его заключается в том, что между колесами и двигателем напрочь отсутствует какая-либо жесткая связь. Крутящий момент на колеса передается через рабочую жидкость посредством двух турбин.

Представьте себе вентилятор. Совершенно обыкновенный, бытовой, тот, что стоит на столе или на полу в жаркую погоду, если нет кондиционера. Включив его, получим поток воздуха. Отлично. А теперь возьмем детский цветочек-пропеллер на палочке и поднесем его к работающему вентилятору. Пропеллер начнет крутиться. Точно так работает и гидромеханический «автомат». Только вместо воздуха там трансмиссионная жидкость (похожая на моторное масло, довольно вязкая, но не густая и все еще хорошо текучая), находящаяся под давлением и заключенная в герметичный корпус. С одной стороны винт, идущий от двигателя (вместо вентилятора), а с другой - винт, соединяющийся, в конце концов, колесами (пропеллер).

Благодаря жидкости удается плавно тронуться. Что же касается переключений передач, то раньше они происходили по команде гидравлических блоков управления, на основе давления жидкости, а теперь при помощи электроники; мягкость же переключений обеспечивается легкой пробуксовкой соответствующего фрикциона. Благодаря электронике, кстати, в современных коробках появился зимний, спортивный и экономичный режим, а также возможность ручного переключения передач. Однако увеличение количества ступеней косвенно влияет на надежность и долговечность.

Это раньше нормой для гидротрансформаторного «автомата» было 4 ступени, которые собой заменяли весь диапазон 5-ступенчатой механики. Типичные примеры таких коробок еще остались у Peugeot, Renault. Но за последние годы инженерная мысль шагнула далеко вперед. Уже никого не удивить 6-, 7-, 8-ступенчатыми «автоматами». Jeep, например, уже ставит на свои внедорожники 9-ступенчатые автоматические коробки передач, а не за горами и массовое появления 10-ступенчатых, несмотря на то, что раньше некоторые инженеры заявляли, что больше семи передач автомобилю не нужно.

Безусловно, есть и минусы. Переключения все еще ощутимы и не так быстры, как, порой, хотелось бы. В такой трансмиссии довольно большие потери КПД на перемешивание масла. И самое главное – повышенный расход топлива по сравнению с механическими и роботизированными коробкам передач. Со многими из этих проблем инженерам в последнее десятилетие удается успешно бороться. Тем не менее, производители не рекомендуют длительно буксировать автомобиль на тросе и буксовать.

К плюсам можно отнести высокую надежность традиционного «автомата», возможность его использования не только на асфальтированных дорогах, но и на бездорожье. Он удобен и в городе, и на трассе. К тому же такая коробка имеет срок службы около 200-250 тысяч километров, а то и больше при должном уходе. Ее можно отремонтировать, а самое главное - в нашей стране достаточно специалистов, которые способны дать ей новую жизнь, так как принцип ее работы и устройство уже давно и подробно изучены.

Вариатор
По принципу работу такая трансмиссия максимально приближена к велосипедной коробке передач. Несколько звездочек спереди и сзади соединены цепью. Перекинул цепь на заднюю звездочку большего диаметра и в гору ехать стало легче, однако педали крутить нужно чаще. С горки наоборот – спереди звездочка должна побольше, а сзади – поменьше.

В автомобилях вместо звездочек два шкива (усеченных конуса), которые в отличие от звездочек меняют свой диаметр плавно. А вместо цепи, как правило, устанавливают ремни из металлических пластин. Хотя в конструкциях у Subaru и Audi можно встретить цепной привод. Благодаря тому, что диаметр шкивов может изменяться плавно, плавно меняются и передаточные числа, то есть, переключений передач нет вовсе. Из-за этого вариаторы также называют бесступенчатыми трансмиссиями.

По идее такая конструкция должна помогать экономить топливо, быстрее разгонять автомобиль, так как электроника безошибочно подбирает наилучшее передаточное число и постоянно поддерживает его, и быть невероятно комфортной в плане плавности. Последнее утверждение – факт. Раз не надо переключаться, то и рывкам взяться неоткуда. А вот со всеми остальными утверждениями можно поспорить.

Раньше, когда вариаторные АКП только появлялись, с двигателем они связывались при помощи все того же гидротрансформатора, со всеми вытекающими плюсами (повышение крутящего момента в переходных процессах) и минусами (гидродинамическое сопротивление). Отсюда лишние расходы энергии и, как следствие, топливная экономичность была на уровне традиционных автоматов (при определенных условиях чуть больше, при других – чуть меньше). Но в последние годы в качестве связующего звена применяется блок мокрого или сухого сцепления, так что экономичность на порядок улучшилась.

Однако работать еще есть над чем. Ремень – не слишком надежная вещь, которая может порваться при больших нагрузках. Отсюда и другое ограничение – нельзя использовать вариатор на слишком мощных машинах и дизелях с большой тягой. К тому же вариатор нельзя слушать, как другие коробки передач, при движении он зависает на определённых (самых эффективных) оборотах и гудит, как троллейбус. С этим инженеры борются путем введения возможности ручного переключения и разработки электронного алгоритма, имитирующего работу ступенчатой трансмиссии. Но в таком случае сама идея ставится под сомнение.

Такие коробки передач очень распространены на автомобилях японского производства и с каждым годом совершенствуются, становясь все лучше, комфортнее и надежнее. Обращаем ваше внимание также на то, что вариаторы имеют долгий срок службы, при должном уходе могут прослужить очень долго, но они категорически не любят пробуксовок, что делает их использование на бездорожье и в грязи непродуктивным. Ремонтопригодность вариатора – вопрос спорный, у нас мало специалистов, способных разобраться в этом.

Если рассматривать покупку подержанной машины с вариатором, то следует учитывать тот факт, что этот тип трансмиссии относится к фрикционным, то есть работающим на трении. А трение – это износ. В отличие от других коробок, где трение происходит только в момент переключения, тут оно постоянно. Так что у любящих погонять и побуксовать водителей, вариатор изнашивается крайне быстро.

Роботизированная механика
Классический робот представляет собой автоматизированную механическую коробку передач. Их ставят, например, на Smart, Peugeot, Citroen. Устройство такое же, как у обычной ручной коробки, но педаль сцепления тут заменена электронным блоком, который, исходя из условий и режима движения, сам размыкает и замыкает сцепление, когда нужно, щелкая передачами. Отсюда и паузы при переключениях, рывки и клевки при интенсивном ускорении. Как и традиционная механика, робот не любит пробуксовок.

Главное достоинство роботизированной механики – высокая топливная экономичность, как правило, даже более высокая, чем у машин с тремя педалями. К тому же при покупке новой машины, робот обойдется дешевле других автоматических трансмиссий. Однако при покупке подержанного автомобиля стоит быть внимательным, ведь у «шумахеров» такие коробки долги не живут, и в лучшем случае нужно будет менять диски сцепления, в худшем – всю коробку. К тому же при эксплуатации нужно все равно орудовать рычагом переключения передач. В пробках необходимо всегда переключаться на нейтраль, чтобы не перегреть сцепление, а на подъемах, машина беспрепятственно откатывается назад, так что нужно быть внимательным.

Откровенно говоря, эволюционная ветвь таких коробок зашла в тупик, породив собой более продвинутые механизмы.

Преселективная трансмиссия или робот с двумя сцеплениями
Наиболее известна из всех такого рода разработок – коробка передач DSG, массово устанавливающаяся впервые на Volkswagen. На сегодняшний день, это, пожалуй, наиболее продвинутый тип трансмиссии. По сути, это две объединенных воедино обычных роботизированных коробки. Первая отвечает за нечетные передачи, а вторая - за четные. Благодаря этому одновременно включены как бы сразу две передачи, с той лишь оговоркой, что диск одной из них сомкнут, а другой – разомкнут.

Это помогло избавиться от главных минусов обычных роботов – больших пауз при переключениях и дерганий. Как только первый диск размыкается, второй тут же смыкается. Настолько быстро, что даже глазом моргнуть не успеваешь. Время переключения, скажем, коробки DSG – семь миллисекунд. Благодаря такой схеме, плавность хода сравнима с вариаторной по причине того, что мы просто не успеваем заметить прерывание подачи крутящего момента на колеса. Так робот с двумя независимыми сцеплениями переключается не только вверх, но и вниз. Блок управления коробкой анализирует данные на педалях и рулевом механизме и заранее подготавливает самую выгодную передачу для данной ситуации. Благодаря электронике, в этой трансмиссии есть спортивный и ручной режим.

Чтобы вы не думали, такие коробки есть не только у VW, но и, скажем, у Porsche – PDK, у Ford – PowerShift. Впрочем, все их объединяет не только удобство и похожий принцип конструкции, но и высокая цена, а также сложность конструкции. Ремонт таких коробок передач – удовольствие не из дешевых, да и не все даже профессиональные сервисные мастерские берутся за работу по восстановлению таких «автоматов», чаще их приходится менять целиком в сборе.

А вывести из строя их может длительная пробуксовка, буксировка и просто неаккуратное обращение, тем не менее, именно эти коробки получают большое распространение не только на гражданских машинах, но и на спорткарах и даже суперкарах.

Механическая коробка передач
Подводя итоги, стоит отметить все-таки и некоторые плюсы обычных механических коробок передач. Во-первых, они самые дешевые и ремонтопригодные. При некоторым желании и умении восстановить ее можно даже на коленке в поле. Во-вторых, как и когда переключать передачи, думаете вы, а не электроника, что позволяет эффективно тормозить двигателем, входить в занос или «заправлять» автомобиль на более крутую траекторию.

Собственно недостатки являются продолжением достоинств. Так, большую часть времени мы едем спокойно, и орудовать левой ногой и правой рукой надоедает, особенно в пробках. Да и плавность хода у водителей с небольшим стажем часто сильно страдает.

Итоги
Вместо традиционного – выбирайте сами, каждому свое, мы в виде таблицы приведем вам плюсы и минусы разных типов автоматических коробок передач.

И все же наибольшую популярность сейчас набирают роботы с двумя сцеплениями. Вариаторы хорошо развиваются и точно навяжут борьбу роботизированным коробкам, особенно через пару-тройку лет, когда они станут еще лучше. Сейчас же большую часть рынка занимает гидротрансформаторный «автомат», который стал очень хорош в последние годы и, должно быть, достиг своего максимума. Но говорить о том, что дни его сочтены, пока слишком преждевременно. А вот что касается обычных роботов, то они уже и так почти что канули в лета, всего пара-тройка производителей используют их. К слову, и механическая коробка уже не так популярна, как раньше. Даже привередливые европейцы распробовали современные «автоматы» и не хотят пересаживаться обратно в машины с тремя педалями.

В самом конце хотелось бы немного обобщить. Наиболее универсальная автоматическая коробка передач – традиционный «автомат», он ставится и на спортивные машины, и на малолитражки, и на внедорожники. Робота с двойным сцеплением можно также посоветовать всем, а особенно тем, кто любит погонять. А вот обычный робот подойдет разве что для неспешной городской езды на малолитражке. Вариатор пока тоже немного отстает от лидеров, но можно быть уверенным, вскоре он будет в их числе, а пока рекомендуем его как чрезвычайно комфортную альтернативу механике. Однако заточить его под энергичную стремительную езду получается далеко не у всех производителей.

Эту статью я писал специально для SvPressa.
P.S. Подписывайтесь на мой канал в Telegram, если вам понравилась эта статья.