Внимание – трансмиссия! Часть 3.
Сегодняшняя тема – вариаторы и альтернативные трансмиссии, их достоинства и недостатки, проблемы, с которыми сталкиваются авторемонтники.
Вариатор
Конструкция этой коробки достаточно простая и понятная. Но при этом обладает одним существенным техническим недостатком – так называемым геометрическим проскальзыва нием.
Этот недостаток невозможно устранить ни с помощью новых материалов, ни с помощью инженерных ухищрений.
В чем смысл этого геометрического проскальзывания? Давайте по порядку. Итак, принцип работы вариатора – ремень вращает ведомую пару конусов, находясь при этом в зажиме между ними. Конусы расположены соосно, малым диаметром навстречу друг к другу. Передаточное отношение плавно меняется за счет смещения конусов друг относительно друга и, соответственно, перемещения ремня к «узкой» или «широкой» части конусов. Причем на ответной (ведущей) части трансмиссии есть такая же пара, работающая синхронно, но в противофазе (если ведущие конусы сводятся, то ведомые разводятся), обеспечивая преднатяг ремня и плавное изменение передаточного отношения.
Какой ремень ни поставь (толкающий или тянущий, резиновый, стальной или кевларо-вый), как ни меняй геометрию конусов – все равно линейные скорости ремня и конуса будут равными только в одной линии (если посмотреть проекцию – в точке). А в других пятнах контакта они будут разными, что соответственно и приводит к этому самому геометрическому проскальзыванию.
В результате возникают механические потери – трение и, как следствие, рост температуры. Тепловые потери у вариаторов всегда больше, чем у других конструкций коробок. Об этом говорит хотя бы наличие отдельно установленного огромного теплообменника – у других коробок его либо нет совсем, либо он небольшой и чаще всего интегрирован в систему охлаждения двигателя.
Из-за высокой тепловой нагрузки снижается ресурс масла. Да и ресурс самого вариатора тоже явно невысокий: такая коробка практически не «живет» больше 80 тыс. км. А часто и того меньше: 30-40 тыс. км.
Наиболее ярким примером ненадежности вариаторов служит модель популярного японского кроссовера. Самая распространенная проблема по вариатору (японского производства) на этом автомобиле – «ошибка 0868» (недостаточное давление масла). Причем опасность заключается в том, что индикаторная лампа на панели может не гореть. То есть в электронных «мозгах» эта ошибка уже есть, машина еле тащится, несмотря на нажатую до пола педаль газа (вариатор перешел в аварийный режим), рывки при разгоне и торможении. Но водителю непонятно, что происходит: то ли свечи, то ли бензин заканчивается, то ли еще что.
Первые проблемы с вариатором владельцы данного автомобиля обнаруживали уже при 30 тыс. км пробега. Официальные дилеры вариатор не ремонтируют, а меняют в сборе.
Но его стоимость низкой не назовешь – от 220 тыс. руб.
Иногда достаточно было остановиться, выключить двигатель и подождать минут пять – коробка остывала, и машина ехала дальше как ни в чем не бывало. Но через 10 км вариатор опять перегревался и начиналась та же история.
Причина перегрева часто заключается в том, что соты радиатора оказываются забитыми – пухом, дополнительным антикором и т.д. Иногда владельцы «для понта» устанавливали дополнительные ксеноновые фары – снимая решетки, защищающие радиатор коробки от загрязнения.
Но перегрев вариатора мог иметь и более отдаленные последствия. Например, шарик редукционного клапана покрывается тефлоном, который хотя и называется жаростойким, имеет свой предел. И при достижении определенной температуры седло клапана оставляет «канавку» в тефлоновом покрытии шарика. Как результат – протечка.
Вариаторы других (не японских) производителей страдают, в общем-то, теми же проблемами. Но у некоторых из них есть преимущества: например, благодаря конструкции их проще ремонтировать. Хотя простота эта тоже имеет свою цену. Например, вариатор одного из крупнейших европейских производителей, грубо говоря, состоит из трех блоков. И во время ремонта меняется один из этих блоков целиком. А каждый из них стоит примерно 80 тыс. руб. То есть ремонт простой, но далеко не дешевый – порой дороже новой японской коробки.
Сегодня в автомобилестроении наметилась тенденция отказа от вариаторов и замена их «роботами» или гидромеханическими коробками. Правда, в секторе микролитражек вари-аторные коробки еще остаются. Собственно, это и понятно – вообще мода на вариаторы пошла со скутеров: на них передаваемые мощности и моменты очень небольшие и стоит простенький тянущий ремень (на более мощных скутерах – толкающая цепь). Однако с ростом мощности двигателя требования к надежности вариаторной коробки вырастают. Такой надежности можно добиться – но это значительно повысит стоимость вариатора, а современные тенденции в автомобилестроении направлены на удешевление конструкции.
Теоретически вариатор можно отремонтировать. Но практически «официалы» его не ремонтируют. Если он на гарантии, «со скрипом» его поменяют: новый или «после переборки». А если гарантия кончилась? Останется заплатить 220 тыс.
Если подводить итог, можно сказать, что для автомобилей вариатор – это тупиковый путь. Он вполне хорошо работает на мопедах, скутерах, газонокосилках – но не на машинах. Хотя для автопроизводителей, каким бы парадоксальным это не казалось, вариатор выгоден – он дешевле гидроавтомата и гораздо проще по конструкции. И была надежда, что новые материалы позволят вариатору стать полноценной заменой классическому автомату. Но – не вышло.
Гибрид – будущее трансмиссий
Для понимания: гибриды – это электромобили с мотор-генератором. Если в развитии автомобилестроения немцы пошли по пути уменьшения рабочего объема двигателей, снабжения их турбонаддувом и повышения числа передач в коробках, то японцы не стали «заморачивать-ся» и начали развивать направление гибридных автомобилей.
Первым серийным гибридом стала Toyota Prius. Бытует мнение, что тяговые аккумуляторы в них долго не живут. Мне часто случалось бывать за Уралом и разговаривать с автовладельцами в Иркутской области, Красноярском и Алтайском крае. Так вот у них «Приусы» первого поколения ходят без проблем до сих пор.
«Изюминка» этого автомобиля не только в том, что у него есть ДВС, работающий в узком диапазоне оборотов по циклу Аткинсона (рабочий ход, т.е. третий такт цикла Отто, увеличенный). Хитрость в том, что этот двигатель, грубо говоря, не только генерирует электричество, но еще и крутит ведущие колеса.
Но чтобы двигателю, работающему в узком диапазоне оборотов, делать и то и другое, нужна бесступенчатая трансмиссия. И компания Toyota не только разработала очень красивую конструкцию, но еще ее и запатентовала. Японцы сделали коробку, которая содержит всего лишь два планетарных ряда, один из которых связан с двигателем, а второй – с мотор-генератором. Благодаря нагрузке на валу мотор-генератора он «подтормаживает» или разгоняет второй ряд (в зависимости от того, с какой скоростью движется автомобиль, замедляется он или ускоряется, сколько заряда осталось в аккумуляторах). Схема очень простая и надежная. С точки зрения техники весьма красивая. И при этом она обеспечивает очень узкий диапазон оборотов двигателя – а значит, его высокую экологичность. И если европейцы решают эту проблему увеличением числа передач в коробке, то японская конструкция практически исключает само понятие «число передач». А двигатель постоянно работает только в узком диапазоне оборотов, о чем многие производители могут только мечтать.
Единственная неприятность, которая может возникнуть у такой трансмиссии – картер состоит из двух половинок, на стыке которых в нижней части может «сопливиться» масло. И всё.
Другие автопроизводители, развивающие «гибридное» направление, не могут использовать «тойотовскую» конструкцию – говорят, что патент стоит очень дорого. Так что им приходится вместо того, чтобы ставить простой гидротрансформатор, между двигателем и самой коробкой сразу ставить мотор-генератор.
В результате при равной мощности японская конструкция значительно менее металлоемкая, чем у других производителей, в частности европейских. Она гораздо проще – а значит, и надежнее. В ней нет фрикционных элементов, механических блоков управления.
По моим водительским ощущениям, на гибридном Prius не чувствуешь – завелся двигатель или не завелся, разряжена тяговая аккумуляторная батарея или разряжена. Машина чутко и адекватно реагирует на педаль газа.
При нажатии на педаль тормоза сначала включается режим рекуперации: от ведущих колес через трансмиссию передается усилие на мотор-генератор, который уже в режиме генератора подзаряжает тяговую батарею. И только потом включаются основные тормоза. Так вот независимо от уровня заряда тяговой батареи усилие на тормозной педали всегда адекватное: водителю не надо привыкать ни к каким «особенностям», потому что их просто нет.
На немецких гибридах ощущения другие, хотя логика конструкции автомобиля такая же. Нажимаю педаль газа – машина не едет: разряжена батарея. В другой раз, после интенсивного торможения, когда батарея полностью заряжена, нажатие на педаль газа приводит буквально к «прыжку» вперед. Та же картина и при нажатии педали тормоза – если батарея заряжена полностью, то чтобы затормозить, надо давить сильнее. Но если батарея разряжена, нажатие педали чуть ли не блокирует колеса.
Резюме
Подводя итог, надо отметить – сегодня все, что делается в плане совершенствования трансмиссий, направлено на то, чтобы сузить диапазон оборотов двигателей и сократить «переходные» режимы. Ведь именно от трансмиссий зависит, чтобы автомобили укладывались во все более ужесточающиеся экологические требования. И, на мой взгляд, наиболее перспективный путь – гибридные конструкции. А если копнуть глубже, то позаимствованные у Toyota.
От редакции
Это третья, заключительная статья о трансмиссии. После публикаций первых двух материалов в октябре и ноябре 2013 года в редакцию поступили письма, в которых выражалось несогласие с автором по некоторым затронутым в статьях проблемам. Это нормально. В ближайшее время мы опубликуем вопросы читателей автору и надеемся, что он ответит на них.
