Гидротрансфотматор

Гидротрансформатор

Оставить отзыв (всего  отзывов 5 ) 
 

Если Вы знакомы  с принципами работы механической трансмиссии, то Вам понятно, что двигатель  соединяется с трансмиссией посредством  сцепления. Без этого соединения машина не могла бы полностью остановиться без остановки двигателя. Хорошо, но ведь машины с автоматом обходятся  как-то без сцепления, которое отделяет трансмиссию от двигателя. Вместо этого  они используют поразительное приспособление, называемое гидротрансформатором. Но вид оно невзрачно, но внутри происходит много интересного.  

В этой статье мы остановимся  на том, для чего нужен гидротрансформатор в машинах с АКПП, как он работает и его недостатки и преимущества. 
 
 

Все фотографии ( всего 7) Фото:http://auto.howstuffworks.com  
 
 

Основы

Подобно машинам  с механической КПП, машины с автоматической трансмиссией должны иметь возможность  работать на холостых оборотах, когда  колеса и шестерни в трансмиссии  останавливаются. Механика использует сцепление, которое полностью отсоединяет  двигатель от трансмиссии. Автоматы используют гидротрансформатор, который  располагается между двигателем и трансмиссией.  

Гидротрансформатор  реализует соединение посредством  жидкости, позволяя двигателю вращаться  независимо от трансмиссии. Если двигатель  работает на малых оборотах, например, во время остановки на светофоре, входящий крутящий момент мал, поэтому  для удержания машины на месте  достаточно лишь слегка удерживать педаль тормоза.  
 
 

Все фотографии ( всего 7) Фото:http://auto.howstuffworks.com  
 
 

Если надавить на газ в положении на месте, то потребуется  более сильное усилие на педаль тормоза, чтобы удержать машину. Дело в том, что когда Вы давите на газ, двигатель  ускоряется и закачивает больше масла  в гидротрансформатор, что приводит к увеличению крутящего момента, передаваемого на колеса. 

Как показано на фото ниже, внутри очень крепкого корпуса  гидротрансформатора 4 составляющих:

насос

турбина

реактор

трансмиссионная жидкость 

Части гидротрансформатора (слева направо): турбина, реактор, насос 
 

Все фотографии ( всего 7) 

Корпус гидротрансформатора  соединен болтами с маховиком  двигателя, поэтому его скорость вращения всегда равна скорости вращения двигателя. Плавники, которые создают  давление масла в гидротрансформаторе, тоже соединены с корпусом, поэтому  скорость их вращения равна скорости двигателя. Ниже схема гидротрансформатора  в разрезе показывает, как все  соединяется внутри него.

Как части гидротрансформатора  соединяются с трансмиссией и  двигателем 
 

Все фотографии ( всего 7) Фото:http://auto.howstuffworks.com  
 
 

Насос внутри гидротрансформатора  работает по принципу центрифуги. Когда  он крутится, жидкость отбрасывается  наружу, что напоминает стиральную машину, в которой белье и вода прижимаются к стенкам барабана. Отбрасывание жидкости наружу создает  разреженное давление в центре, которое  притягивает жидкость к центру.

Насосное колесо гидротрансформатора крепится к  корпусу. 
 

Все фотографии ( всего 7) Фото:http://auto.howstuffworks.com  
 
 

Жидкость попадает на лопасти турбины, соединенной  с трансмиссией. Турбина вызывает вращение трансмиссии, что приводит машину в движение. Вы видите, что  лопасти турбины искривлены. Это  означает, что жидкость, которая  входит в турбину снаружи, вынуждена  изменить направление движения до того, пойдет в центр турбины. Эта смена  направления движения вызывает вращение турбины.

Турбина гидротрансформатора: обратите на шлицевое соединение по центру. Это место соединения с трансмиссией. 
 

Все фотографии ( всего 7) Фото:http://auto.howstuffworks.com  
 
 

Чтобы изменить направление  движущегося объекта, к нему надо применить силу – причем неважно, является ли объект машиной или каплей жидкости. И какой бы объект не применял бы силу, вызывающую вращения объекта  приложения силы, он должен чувствовать  ту же самую силу в противоположном  направлении. Итак, поскольку турбина  изменяет направление движения жидкости, эта жидкость вызывает вращение турбины.  

Жидкость покидает турбину в центре, двигаясь в направлении, противоположному входному вращению. Посмотрите на стрелки на фото выше: при покидании турбины жидкость движется в противоположном направлении  вращению двигателя. Если бы жидкость ударялась о лопасти насосного  колеса, это тормозило бы двигатель, впустую расходую мощность. По этой причине в гидротрансформаторе  появилось реакторное колесо.

Реактор посылает возвращающуюся от турбины жидкость к насосу. Это  увеличивает эффективность и  КПД гидротрансформатора. Обратите внимание на шлицевое соединение, которое  соединяется с односторонним  сцеплением внутри реакторного колеса. 
 

Все фотографии ( всего 7) 

Реактор расположен в самом центре гидротрансформатора. Его задача – изменять направление  движения жидкости, возвращающейся от турбины, до того, как она снова  попадет на насос. Это решение  значительно поднимает эффективность  работы гидротрансформатора.  

Реактор имеет очень  агрессивный рисунок лопастей, который  почти полностью изменяет направление  движения жидкости. Блокировочная муфта (внутри реактора) соединяет реактор  с фиксированным валом трансмиссии (направление, в котором трансмиссия  разрешает вращаться реактору, показано стрелкой на фото выше). Это ограничение  не позволяет реактору вращаться  вместе с жидкостью – он может  вращаться только в противоположном  направлении, заставляя жидкость менять направление движения, когда она  ударяется о лопасти реактора.  

Когда машина едет, происходит интересное явление. На определенной скорости (около 64 км/ч) скорость вращения турбины  и насоса практически выравниваются (насос всегда вращается чуть быстрее). В этот момент возврат жидкости из турбины входит в насос со скоростью  вращения насоса, поэтому реактор  уже не требуется.  

Хотя турбина изменяет направление вращения жидкости и  выбрасывает ее назад, жидкость в  итоге вращается по направлению  вращения турбины, потому что турбина  вращается быстрее в одном  направлении, чем жидкость, выкачиваемая в другом направлении. Если Вы находитесь на платформе пикапа, движущегося  со скоростью 60 км/ч, и бросаете мяч  назад со скоростью 40 км/ч, то мяч  будет в итоге лететь вперед со скоростью 20 км/ч. Этот процесс повторяет  происходящее в турбине: жидкость отбрасывается  назад в одном направлении, но не достаточно быстро, чтобы начать двигаться в другом.  

На этих скоростях  жидкость ударяется назад по лопастям реактора, приводя к его свободному вращению вокруг блокировочной муфты  таким образом, что реактор больше не мешает прохождению жидкости через  него.  

Преимущества и  слабые места

В дополнение к очень  важной работе, позволяющей двигателю  работать при полной остановке, гидротрансформатор при старте увеличивает крутящий момент двигателя. Современные гидротрансформаторы обеспечивают увеличение крутящего момента в 2-3 раза. Этого результата можно добиться только при условии, что двигатель работает гораздо быстрее гидротрансформатора.  

На высоких скоростях  трансмиссия догоняет двигатель, вращаясь практически с той же скоростью. Конечно, в идеале трансмиссия должна двигаться с частотой вращения двигателя, ведь разница скоростей вращения ведет к потере энергии. Именно по этой причине машины с автоматическими  трансмиссиями всегда расходуют  больше топлива, чем механика.  

Для борьбы с этим эффектом некоторые машины дополняют  гидротрансформатор блокировочной  муфтой. Когда обе половины гидротрансформатора  набирают скорость, эта муфта соединяет  их жестко, ликвидируя возможное проскальзывание.