Вариатор:JATCO CVT & DaimlerChrysler.Устройство,принцип работы,коды ошибок.

ЧАСТЬ 1. JATCO CVT & DaimlerChrysler

Обзор и распределение потоков мощности. (Sean Boyle, GEARS, март 2007)
Daimler-Chrysler присоединился к списку многих производителей, предлагающих CVT. В 2007 году Jeep Compass, Patriot и Dodge Caliber стали комплектоваться в качестве опции вариатором фирмы JATCO. CVT не является новой технологией: устройства, похожие CVT можно найти на многих моделях Nissan с 2002 года. В этой статье мы обратим внимание на механические и гидравлические операции в вариаторе фирмы JATCO, используемом в автомобилях DaimlerChrysler. В следующей статье рассмотрим электронные и компьютерные управляющие системы.

Все начинается с основ, и нет ничего более простого, чем проверка рабочей жидкости, не так ли? CVT использует специальную жидкость, обозначаемую CVTF+4, которая специально разработана для вариаторных трансмиссий. Согласно спецификации DC, устройству требуется именно эта специальная жидкость, что объясняется "повышенным давлением, специальными сплавами металлов и специфическими потребностями, такие как, например, предотвращение проскальзывания ремня". Для упрощения идентификации, жидкость зеленого цвета в бутыли объемом 4.3л имеет партнамбер 05191184AA, а канистра 21.7л - номер 5191185AA.По заявлениям производителя, даже небольшой уровень жидкости для АКПП в вариаторе, может повлечь за собой тяжелое повреждение механизма.

Проверка жидкости в вариаторе не совсем обычна. Нет привычного щупа для такой операции. Покупатели должны, как минимум, один раз в 24'000 км посетить сервисную станцию, где обученные специалисты проверят рабочую жидкость. Специальный инструмент, щуп (по каталогу Миллера имеющий номер 9336), используется для проверки её уровня, который зависит от температуры. Из-за того, что уровень жидкости меняется примерно на 12 мм при нагревании с +21*С до +87*С, он должен быть сверен с таблицей. Уровень жидкости должен соответствовать:

_t* _________ Макс ________ Мин
25*С ............ 38mm ........... 25mm
59*С ............ 42mm ........... 29mm
88*С ............ 46mm ........... 34mm


Замена рабочей жидкости в течении всего срока службы автомобиля не предусмотрена, но сервисное расписание B (которое применимо для большинства авто) предписывает замену рабочей жидкости каждые 100'000км. Согласно DaimlerChrysler, план обслуживания B включает автомобили, эксплуатируемые в следующих условиях:

* при температурах ниже 0*C
* частые запуски и остановки двигателя
* продолжительная работа на холостом ходу
* пыльные условия
* короткие поездки на расстояние меньше 16км
* более 50% времени эксплуатации на высоких скоростях при высокой температуре окружающей среды (выше 32*С)
* буксировка прицепа
* такси, полиция, служба доставки или иная коммерческая эксплуатация
* езда по бездорожью или пустыням
* тяжелая загрузка
Механика – внешний осмотр.

Быстрый осмотр CVT обнаруживает два датчика холла (ISS и OSS), датчик диапазона трансмиссии (TRS - transmission range sensor), водно-масляный охладитель и множество датчиков давления. Компоненты, отмеченные на следующих картинках (1, 2, 3 и дальше) - это порты для измерения рабочего давления в различных частях трансмиссии







1 Давление в трубопроводе
2 Гидротрансформатор выкл
3 Первичный шкив вариатора
4 Сцепление режима D
5 Гидротрансформатор вкл
6 Датчик скорости вращения на входе (ISS)
7 Радиатор
8 Сквозной электрический разъем
9 Вторичный вариатор
10 Сцепление режима R
11 Датчик текущего коэфф. передачи (диапазона) (TRS)
12 Датчик скорости вращения на выходе (OSS)
Не пытайтесь попросту подключить туда любой датчик давления. Используйте измеритель, рассчитанный, как минимум, на 70 bar. Типичное рабочее давление может легко достигнуть 55...62 bar для приложения необходимой силы к ремню CVT (рис 4).



Во время измерения давления можно увидеть второй пик вариаторного давления в переходном процессе от движения к остановке - во время снижения коэффициента передачи вплоть до полной остановки автомобиля. После того, как трансмиссия перестала вращаться, CVT не может изменить коэффициент передачи, потому что вариаторы должны вращаться для смены КП. Поговорим об этом позже. Типичные значения рабочих давлений приведены в таблице:

_________________________________ Мин/макс _______ Типичное на х/х
Рабочее давление в трубопроводе ........5-60 ....................5-15 bar
Первичное сцепление .........................1-15 ....................5-10 bar
Входной шкив вариатора .....................1-60 ....................1-15 bar
Гидротрансформатор вкл/выкл .............0-10 ....................1- 7 bar
Вторичный шкив вариатора ..................1-60 ....................1-15 bar
Задний тормоз ....................................1-15 ....................5-10 bar
Механика - внутри.

Секреты CVT находятся внутри ее корпуса. Здесь находятся два вариаторных шкива, стальной ремень, помпа высокого давления, клапанные корпуса вместе с соленоидами, планетарный набор шестерен (в том числе и для задней передачи) и пару пакетов муфт (для режимов D и R). См.рис 5



Работа вариатора похожа на работу привода обычного велосипеда:звездочки и цепной привод. Вместо цепи в CVT использует ремень, движущийся по поверхности шкивов двух вариаторов. Для изменения передаточного числа шкивы меняют свой диаметр.

Первичный шкив вариатора соединен при помощи муфты, которая всегда подключена в режиме D. Входной шкив толкает вторичный при помощи специального стального ремня, состоящего из множества сегментов. Управление изменением коэфф. передачи происходит модуляцией соленоидов, что приводит к изменению давления внутри каждого из двух вариаторных шкивов.

TCM (transmission control module ) может менять расстояние между поверхностями двух вариаторных шкивов. Это позволяет ремню вращаться на первичном шкиве медленнее (имитируя пониженную передачу) или быстрее (имитируя повышенную передачу). Изменяя положение вариаторного шкива, TCM может достигнуть любого коэффициента передачи в диапазоне от 2.349:1 до 0.394:1
Только один компонент соединяет два шкива - это ремень. Как и в вариаторах фирмы Honda, ремень собран из множества стальных сегментов со специальными вырезами, плотно закрепленными между собой при помощи слоеной стальной ленты. Ремень является толкающим, а не тянущим. Это значит, что первичный шкив вариатора толкает вторичный при помощи стального ремня.

Эта конструкция предполагает, что сталь не может быть сжата, т.е. ремень не может "износиться" (т.е. растянуться) с течением времени. Поскольку сегменты ремня очень плотно связанны между собой, он работает как единая стальная структура, которая передает крутящий момент от одного шкива к другому. Эта разработка очень сильно отличается от моделей фирмы ZF, которая использует цепи и зубцы, когда один шкив тянет за собой другой.

Во всех конструкциях вариаторов давление является ключевым компонентом. Проскальзывание ремня между поверхностями шкивов может быстро вывести его из строя. Вот почему вариаторные трансмиссии используют сумасшедшие давления и специальные жидкости.
Поток мощности


Как можно говорить о передачах, если их нет? Есть, конечно, набор планетарных шестерен, но они используются лишь для переключения между режимами D и R. В режиме заднего хода, сцепление режима D отпускает и включается заднее. Крутящий момент по часовой стрелке поступает через входной вал на кольцевую передачу. Поскольку работает планетарная шестерня, вращение будет направлено в обратную сторону, т.е. против часовой стрелки. Планетарная передача соединена с первичным шкивом вариатора, у нас появилась задняя скорость.

Коэффициент передачи в режиме заднего хода заблокирован во избежание глупых случайностей. Двигатель ведь может оставаться на постоянных оборотах, в то время, как автомобиль будет ускоряться задним ходом. Водитель может этого и не понимать, но автомобиль может ускоряться задним ходом быстрее, чем передним. Вот почему при движении задним ходом коэффициент передачи вариаторной трансмиссии заблокирован (рис.6).



Если селектор трансмиссии находится в положении D, поток мощности из гидротрансформатора через входной вал прикладывается к переднему входу, через планетарную передачу. Она соединена с первичным валом вариатора, но находится в выключенном состоянии, ничто ее не удерживает.

TCM полностью управляет коэффициентом передачи (КП) вариаторной трансмиссии. При разгоне, когда требуется большая мощность и отдача двигателя, КП снижается, что увеличивает обороты двигателя - для большей отдачи крутящего момента и лошадиных сил. После того, как водитель отпускает педаль газа и переходит в режим неспешного движения, TCM увеличивает "виртуальную передачу", что снижает обороты двигателя, и увеличивает эффективность и топливную экономию.

Если после некоторого времени равномерно движения водитель нажмет на газ, TCM снова увеличит обороты двигателя и будет удерживать их на этом уровне, автомобиль тем временем продолжит ускорение.
Какое интересное ощущение - управлять автомобилем с вариатором в первый раз. Речь идет не только о переключении передач, просто иногда теряется понимание, насколько быстро Вы едете, несмотря на то, что двигатель не подключен к колесам через какое-то определенное количество шестерней. ожидая услышать шум двигателя, который можно было бы "перевести" в скорость автомобиля. С вариатором двигатель может рычать на одних и тех же оборотах - как на крейсерской скорости, так и в городском потоке. Следует лишь немного привыкнуть.

После того, как крутящий момент пройдет через шкивы вариатора, он умножается через блок шестерней холостого хода. Этот блок умножает коэффициент передачи на 1.72; выходные шестерни еще раз умножают коэфф. передачи на 3.55. Суммарный коэффициент передачи меняется от 14.34 до 2.44. Это вполне сравнимо с любыми современными видами трансмиссий (рис 7)



(рис



ЧАСТЬ 2. JATCO CVT & DaimlerChrysler

Электроника и компьютерные системы. (Sean Boyle, GEARS, апрель 2007)

В предыдущем выпуске мы рассмотрели бесступенчатую трансмиссию фирмы JATCO, устанавливаемую с 2007 года на Jeep Compass, Patriot и Dodge Caliber. Изучили основные пути прохождения потока мощности через этот блок. В этой статье мы исследуем электронику и управляющие системы, используемые в ней. Начнем с блока клапанов.
Блок клапанов

Блок клапанов JATCO CVT состоит из датчиков давления, вариаторных соленоидов давления, гидротрансформатора и уникального шагового мотора для управления распределением давления между первичным и вторичным шкивами вариатора.

Шаговый мотор работает (1) вместе с управляющим клапаном коэфф.передачи (2) и как механическая связь, которая соединяет клапан коэфф. передачи и шаговый двигатель с первичным вариатором (4).

режим "удержание заданной передачи"
Управляющий клапан коэфф. передачи работает в трех рабочих режимах: наполнять, удерживать и стравливать. Эти режимы определяют конечное положение вариаторов и добиваются заданного КП (рис.1)



переходный режим "увеличение передачи"

Когда TCM (модуль управления вариатором) достиг заданного коэффициента передачи, управляющий клапан (2) переходит в положение HOLD (удержание). Давление в магистрали от насоса подается во вторичный вариатор (5) для установления необходимого натяжения ремня (рис.2).



Если TCM дает команду на увеличение коэфф. передачи (чтобы снизить обороты двигателя), шаговый двигатель (1) выдвигается, что перемещает управляющий клапан (2) наружу. Это позволяет давлению рабочей жидкости из магистрали попасть в первичный шкив вариатора (4). Дополнительное давление входит в первичный вариатор, что приводит к сжиманию его стенок и перемещению ремня наружу, т.е. на больший рабочий диаметр ( получается повышенная передача). Как только первичным валом будет достигнут необходимый (заданный TCM) коэффициент передачи, управляющий модуль вновь дает команду клапану (2) перейти в положение HOLD (удержание заданного давления).

Положение управляющего клапана зависит от положения вариатора и шагового двигателя. TCM может изменить соотношение, задействуя шаговый двигатель, позволяя вариатору менять коэффициент передачи до тех пор, пока управляющий клапан (2) не вернется в положение HOLD. Это возможно из-за того, что все три элемента механическую связаны между собой.

Жидкость, освобождающаяся из вторичного вариатора, контролируется вторичным датчиком давления и клапаном (3). Если соленоид активирован, давление рабочей внутри вторичного вариатора (5) может как снижено до 0, так и направлено для увеличения прижима ремня. Все это тоже управляется при помощи TCM.

Во время увеличения коэфф. передачи давление во вторичном вариаторе снимается, что позволяет изменить его диаметр. Как только изменение завершено, давление из магистрали снова направляется во вторичный шкив для натяжения ремня (рис.3)



переходный режим "снижение передачи"

Во время уменьшения коэфф. передачи трансмиссии (переключение на пониженную), TCM дает команду шаговому двигателю открыть управляющий клапан в положение "стравить давление". Жидкость из первичного вариатора вытекает, что позволяет стенкам расшириться и ремень перемещается на меньший рабочий диаметр.

Вторичный вариатор сохраняет внутреннее давление магистрали, что приводит к сжатию его стенок и перемещает ремень на внешний, больший диаметр. В итоге получается "переключение на пониженную". Как только коэфф. передачи уменьшится до требуемого, управляющий клапан переходит в положение HOLD, давления в первичном и вторичном вариаторах стабилизируются.

Указанные процессы могут происходить на любых скоростях и при любых оборотах двигателя. TCM использует электрические сигналы, такие как датчик положения педали газа, температура рабочей жидкости, датчики скорости (CKP, ISS, OSS), давления, текущего коэфф. передачи и тд - все это для того, чтобы вычислить необходимое в данный момент соотношение первичного и вторичного валов вариатора.

Итак, мы рассмотрели в первую очередь управляющий клапан коэффициента передачи и вторичный клапан давления, но в CVT трансмиссии JATCO есть еще много очень важных клапанов.

Рассмотрим клапан регулировки давления. Масляная помпа (рис.4)



способна вырабатывать давление вплоть до 70 bar, но не все элементы CVT требуют именно такого давления. Номинальное рабочче давление 55 bar. Регулятор давления снижает давление в магистрали до трех рабочих уровней:

1) 15 bar - максимум для сцеплений
2) 10 bar - максимум для гидротрансформатора
3) 4 bar - максимум для схем смазки и охлаждения
Клапан регулировки давления в магистрали (рис.5)



определяет общее максимальное давление в трансмиссии. Все остальные давления преобразуются именно от него, что может составлять от 5 до 60 bar, в зависимости о текущий условий. Давление регулируется соленоидом магистрали, который управляется при помощи ШИМ от модуля управления трансмиссией (TCM). Давление магистрали идет прямо в управляющий клапан коэфф. передачи и вторичный клапан для изменения диаметров шкивов и нормализации нагрузки на ремень (рис.6).



Корпус клапанов включает в себя ряд экранов и клапанов (рис.7 и





Клапан снижения давления уменьшает давление из магистрали до 1-15 bar, необходимого для муфт переключения режимов D/R. Давление выбирается необходимым из условия предотвращения проскальзывания пакетов фрикционов.

При включении режима R или D, соленоид гидротрансформатора модулируется сигналом ШИМ для того, чтобы обеспечить плавное включение клапана. Если автомобиль находится в режиме D или R, широтно-импульсная модуляция (ШИМ) позволяет плавно управлять клапаном гидротрансформатора от режимов "включено" до "выключено".

Соленоид гидротрансформатора управляет приложенным к гидротрансформатору давлением. После того, как клапан гидротрансформатора перемещается в положение "включено", давление рабочей жидкости поступает в гидротрансформатор. Регулируемое давление позволяет ему плавно работать. Давление в гидротрансформаторе может меняться от 0 до 10 bar.

В отличие от вариаторов фирмы Honda, JATCO использует гидротрансформатор. Его основная цель - обеспечить плавное ускорение автомобиля из положения "стоп" путем полного гидравлического отключения трансмиссии от двигателя. Гидротрансформатор работает на небольших скоростях, ориентировочно до 19 км/час.

Одним из преимуществ вариаторной трансмиссии является его повышенная эффективность и неограниченный набор "виртуальных скоростей", поэтому TCM настроен на как можно более "раннее" отключение (блокировку) гидротрансформатора.
Электроника.

CVT имеет три соленоида, управляемых ШИМ (широтно-импульсной модуляцией): давления магистрали, давления вторичного шкива вариатора и гидротрансформатора. В добавок к ШИМ-управляемым электромагнитам, в CVT есть один соленоид с двумя рабочими положениями: "вкл" и "выкл" клапана блокировки гидротрансформатора (рис.9)



Соленоид давления магистрали управляется командами TCM. Его типичное сопротивление находится в пределах 3-9 Ом. В случае любой его неисправности предусмотрен широкий список кодов диагностики (DTC): P0746, P0962, P0963.

Управляющий соленоид давления вторичного шкива вариатора регулирует положение второго вариатора при помощи клапана давления. Этот клапан стравливает давление рабочей жидкости из вторичного шкива в момент переключения на пониженную "передачу". Т.к. от этого зависит правильное натяжение ремня, очень важно, чтобы этот соленоид и связанный с ним клапан работали корректно.
В случае неисправности в схеме вторичного вала вариатора преулсмотрены следующие коды ошибок: P0776, P0777, P0966 и P0967. Управляющий модуль (TCM) все время контролирует давление во вторичном шкиве. Если заданное и текущее значения давлений не совпадают, будет записан код диагностики (DTC).

Если рассмотреть приведенную электрическую схему , Вы можете заметить модуль ПЗУ (ROM). Этот чипсет запрограммирован при сборке трансмиссии и несет важную информацию о вариаторе и его гидравлической системе. Этот модуль ни в коем случае нельзя менять с любым таким же CVT. Он уникален для каждого экземпляра трансмиссии, с которой он поставляется. Если все-таки Вы решите заменить модуль ROM с другой вариаторной коробки, или поменяете модуль управления (TCM), будет выставлен код "ошибка калибровки" P167A. В таком случае необходима заводская рекалибровка TCM и ROM при помощи специального заводского оборудования.

При установке нового модуля TCM, будет установлен диагностический код DTC P1679 "не проведено обучение", который так-же требует рекалибровки при помощи заводского оборудования. В любом случае, очень важно сохранять оригинальный ROM вместе с самими железками блока трансмиссии, с которой он был выпущен.

Электрический разъем трансмиссии CVT (рис.10)



имеет 22 контакта, но не все из них используются.

Вариаторы JATCO устанавливаются только на автомобили, оборудованные шиной CAN, основной целью которого является высокоскоростная связь между модулями автомобиля (рис.11).



CAN способна пересылать информацию со скоростью до 1Мб/с при помощи всего двух проводов. При рассмотрении схемы TCM нельзя обнаружить отдельных соединителей для таких важных параметров, как датчик оборотов двигателя, положение педали газа и тп. TCM использует для этого шину CAN.

Т.к. трансмиссия типа CVT применяется только на современных автомобилях, оснащенных шиной CAN, очень важно, чтобы Ваши диагностические приборы могли с нею "общаться". Такие приборы от DaimlerChrysler, как StarScan или StarMobile имеют самые широкие возможности для диагностики.

Возможно, CVT станет доминирующей тенденцией в индустрии автоматических трансмиссий. Шести-, семи- и даже восьми-ступенчатые уже выпускаются на современных конвейерах, но им никогда не достичь бесконечного числа передач вариатора. Если что-то и сдерживает широкое распространение CVT так это вес, максимальный крутящий момент и скорость переключения передач. И т.к. технологии не стоит на месте, не удивляйтесь в самое ближайшее время.









Оригинал: