228 228 Serwis Bezstopniowa automatyczna skrzynia biegów multitronic 01J Budowa i zasada działania Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 228 Wszelkie prawa zastrzeżone. Zmiany zastrzeżone. AUDI AG Dział I/VK-5 D-85045 Ingolstadt Faks 0841/89-36367 940.2810.47.00 Stan techniczny 09/99 Printed in Polen tylko do użytku wewnętrznego
multitronic Pod nazwą multitronic kryje się nowa, skonstruowana przez Audi, bezstopniowa automatyczna skrzynia biegów. Bezstopniowe automatyczne skrzynie biegów są w technice nazywane skrzyniami CVT. Udoskonalona przez Audi idea CVT wykorzystuje znaną od dawna przekładnię pasową. W takiej przekładni można za pomocą tzw. wariatora zmieniać bezstopniowo przełożenie od najmniejszego do największego. Skrót CVT pochodzi od angielskiego określenia Continuously Variable Transmission, co oznacza bezstopniowo zmienne przełożenie. 228_023 Nowa skrzynia multitronic z funkcją tiptronic łączy w sobie maksymalną dynamiczność, optymalne wykorzystanie paliwa i najwyższy komfort jazdy.
Treść Wprowadzenie Strona multitronic... 2 Koncepcja skrzyni biegów... 9 Dane techniczne... 10 Podzespoły skrzyni biegów Koło zamachowe z tłumikiem... 11 Przekrój skrzyni biegów... 13 Sprzęgło do jazdy w przód i sprzęgło do jazdy w tył z przekładnią planetarną... 14 Regulacja sprzęgieł... 20 Chłodzenie sprzęgieł... 28 Przekładnia wstępna... 31 Wariator... 32 Sterowanie przełożeniem... 35 Czujnik momentu obrotowego... 38 Pokrywa kompensacyjna... 43 Łańcuch... 44 Zasilanie olejem... 47 Sterowanie elektroniczno-hydrauliczne... 52 Wybierak i blokada postojowa... 56 Obudowa skrzyni i uszczelnienia... 57 Schemat hydrauliczny... 60 Chłodzenie oleju ATF... 62 Sterowanie skrzyni biegów Sterownik multitronic J217... 63 Czujniki... 66 Wymiana informacji poprzez magistrale CAN... 75 Dodatkowe sygnały i złącza...76 Schemat funkcjonalny...80 Dynamiczny program regulacji... 82 Serwis Holowanie...91 Aktualizacja oprogramowania... 92 Narzędzia specjalne i wyposażenie warsztatu... 96 Zeszyt do samodzielnego kształcenia przedstawia budowę i zasadę działania układów i podzespołów. Nowość! Wskazówka! Uwaga! Wskazówka! Zeszyt do samodzielnego kształcenia nie jest instrukcją naprawy! Obsługę techniczną oraz naprawy należy przeprowadzać wyłącznie na podstawie aktualnej literatury serwisowej. 3
Wprowadzenie R 1 3 5 2 4 Skrzynia biegów jest potrzebna, by dopasować charakterystykę momentu obrotowego silnika do samochodu. Najczęściej są do tego używane stopniowe skrzynie biegów, takie jak skrzynia ręczna, zautomatyzowana skrzynia ręczna czy stopniowa skrzynia automatyczna. Stopniowa skrzynia biegów jest jednak zawsze kompromisem pomiędzy dynamicznością, zużyciem paliwa i komfortem. Moment obrotowy silnika nie wzrasta przecież stopniowo, lecz w sposób ciągły. Dlatego do optymalnego wykorzystania tego momentu najlepiej nadaje się bezstopniowa skrzynia biegów. małolitrażowych oraz samochodów niższej klasy średniej z silnikami o małej mocy. Wg niezależnych testów samochody z tymi skrzyniami nie zachwycają swoimi osiągami. Konstruując swoją skrzynię biegów CVT, Audi również wykorzystało zasadę przekładni pasowej, gdyż jest ona obecnie najbardziej zaawansowana technicznie. Celem konstruktorów Audi było zbudowanie takiej skrzyni biegów CVT, która doskonale sprawdzi się w samochodach klasy wyższej z silnikami dużej mocy, wyznaczając nowe standardy nie tylko w dziedzinach osiągów i zużycia paliwa, ale również dynamiki i komfortu. Skrzynie biegów CVT, obecne dzisiaj na rynku, również działają na zasadzie przekładni pasowej. Jednak ze względu na ograniczoną możliwość przenoszenia momentu obrotowego nadają się tylko do samochodów Ręczna skrzynia biegów Stopniowa automatyczna skrzynia biegów multitronic P P R N D 4 R N D 3 2 228_002 4
Zadaniem innowacji, wprowadzonych przez Audi i jego partnerów do istniejącej koncepcji skrzyni biegów, jest znacząca poprawa wszystkich wspomnianych właściwości. Jako pierwszy producent Audi oferuje skrzynię biegów CVT, która współpracuje z silnikiem V6 2,8 l o mocy do 200 KM i momencie obrotowym do 300 Nm. Zasada działania Sercem skrzyni multitronic jest wariator. Za pomocą wariatora można bezstopniowo zmieniać przełożenie od największego (potrzebnego przy ruszaniu) do najmniejszego. zespół tarcz napędzających (zespół 1) zespół tarcz napędzanych (zespół 2) Dzięki temu skrzynia biegów ma zawsze odpowiednie przełożenie. Silnik może zawsze pracować w zakresie optymalnie dopasowanym do założeń (założenia maksymalnej mocy lub minimalnego zużycia paliwa). Wariator składa się z dwóch par tarcz stożkowych zespołu tarcz napędzających (zestawu 1) i zestawu tarcz napędzanych (zestawu 2) oraz specjalnego łańcucha, biegnącego w szczelinie pomiędzy tarczami każdej pary. Zadaniem łańcucha jest przenoszenie napędu z jednego zespołu tarcz na drugi. Zespół tarcz 1 jest napędzany przez silnik za pośrednictwem przekładni wstępnej. Łańcuch przenosi napęd na zespół tarcz 2, a te napędzają mechanizm różnicowy. W każdym zespole tarcz jedna tarcza może przesuwać się po wałku, co bezstopniowo zmienia czynną średnicę koła pasowego, a więc i przełożenie wariatora. Oba zestawy tarcz muszą być przestawiane równocześnie, tak by łańcuch był wciąż naprężony oraz dociśnięty do tarcz z siłą wystarczającą do przenoszenia napędu. wejście napędu 228_043 wyjście napędu mały rozstaw duży rozstaw Łańcuch spełnia tu rolę pasa, stąd wariator zalicza się do przekładni pasowych. 5
Wprowadzenie multitronic maksimum komfortu W trybie pracy automatycznej możliwe jest każde przełożenie, leżące na wykresie w polu regulacji. Dla doboru prędkości obrotowej silnika decydujące jest żądanie kierowcy (położenie i prędkość naciskania pedału gazu) oraz opory ruchu samochodu. Zmiana przełożenia odbywa się bez jakichkolwiek szarpnięć i bez przerwania przenoszenia napędu. W trybie tiptronic zdefiniowanych jest 6 przełożeń (6 linii charakterystyki), odpowiadających 6 biegom wybieranym ręcznie. Dzięki temu kierowca ma możliwość doboru przełożeń i samodzielnego wpływu na dynamikę jazdy. Przydaje się to np. podczas zjeżdżania z góry, gdzie przez świadome operowanie biegami można odpowiednio dobierać moment hamujący silnika. 228_038 228_007 228_015 Maksymalną prędkość jazdy można osiągnąć na 5. biegu. Bieg 6. jest tzw. nadbiegiem (ang. overdrive). Opcjonalnie można sterować funkcją tiptronic za pomocą przycisków na kierownicy. To pozwala cieszyć się maksymalną wygodą obsługi także podczas jazdy w trybie tiptronic. Charakterystyka przełożeń multitronic 01J w Audi A6 2,8 l V6 142 kw 228_016 6000 1. bieg 2. bieg 3. bieg 4. bieg 5. bieg 6. bieg prędkość obrotowa silnika [obr/min] 5000 4000 3000 2000 1000 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h obszar nie wykorzystywany 228_072 prędkość jazdy v max = ok. 235 km/h 6
multitronic maksimum dynamiki Stopniowa skrzynia biegów: Kolorowe pola pokazują obszary, w których nie można korzystać z maksymalnej mocy silnika. Opuszczanie tych obszarów powoduje przerwy podczas przyspieszania. multitronic Dzięki regulacji wejściowej prędkości obrotowej silnik pracuje przez cały czas z maksymalną mocą. Przyspieszanie odbywa się bez przerw w przenoszeniu siły napędowej. Wynikiem jest optymalne przyspieszenie samochodu. pole regulacji Z powodu regulacji wejściowej prędkości obrotowej, maksymalna prędkość jazdy zmienia się zależnie od oporów ruchu. Odpowiednio do oporów ruchu trzeba wcześniej lub później zmienić najmniejsze przełożenie na większe. linie odpowiadające poszczególnym biegom w trybie tiptronic 01J charakterystyka najbardziej ekonomiczna charakterystyka najbardziej sportowa Porównanie przełożeń: 5-biegowa skrzynia automatyczna 01V (oznaczenie DEU) multitronic 01J (oznaczenie DZN) obszar nie wykorzystywany przez stopniowe skrzynie biegów charakterystyki biegów skrzyni 01V 6000 1. bieg 2. bieg 3. bieg 4. bieg 5. bieg prędkość obrotowa silnika [obr/min] 5000 4000 3000 2000 1000 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h prędkość jazdy 228_073 7
Wprowadzenie multitronic minimum zużycia paliwa Możliwość uzyskania małych przełożeń pozwala (przy ekonomicznym sposobie jazdy) znacznie zmniejszyć prędkość obrotową silnika. Podczas gdy w samochodzie z 5-biegową skrzynią ręczną przy 130 km/h silnik pracuje z prędkością obrotową 3200 obr/min, w samochodzie ze skrzynią multitronic jest to tylko 2450 obr/min. Efektem jest zmniejszenie zużycia paliwa. Dzięki dowolnemu, bezstopniowemu doborowi przełożenia silnik może zawsze pracować w zakresie optymalnie dopasowanym do założeń (założenia maksymalnej mocy lub minimalnego zużycia paliwa). Zielone pole przedstawia zmniejszenie prędkości obrotowej silnika zakresie jazdy ekonomicznej. charakterystyka najbardziej ekonomiczna charakterystyka najbardziej sportowa Porównanie przełożeń: 5-biegowa skrzynia ręczna 01W (oznaczenie DHY) multitronic 01J (oznaczenie DZN) przełożenia skrzyni biegów 01W zmniejszenie prędkości obrotowej w zakresie jazdy ekonomicznej przykład dla 130 km/h 1. bieg 2. bieg 3. bieg 4. bieg 5. bieg 6000 prędkość obrotowa silnika [obr/min] 5000 4000 01W 3000 01J 2000 1000 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h 228_074 prędkość jazdy 130 km/h v max = ok. 235 km/h 8
Koncepcja skrzyni biegów Moment obrotowy silnika jest przekazywany za pośrednictwem koła zamachowego z tłumikiem albo dwumasowego koła zamachowego (zależnie od rodzaju silnika). Do ruszania z miejsca służą dwa mokre sprzęgła wielopłytkowe jedno do jazdy w przód, drugie do jazdy w tył. Zmianę kierunku obrotów podczas jazdy w tył realizuje przekładnia planetarna. Następnie przekładnia wstępna przekazuje moment obrotowy na wariator, a ten napędza mechanizm różnicowy. Nowością jest zastosowanie łańcucha jako elementu przenoszącego moment obrotowy (patrz opis wariatora i łańcucha). Sterownik elektrohydrauliczny tworzy ze sterownikiem elektronicznym skrzyni biegów jeden podzespół, umieszczony w obudowie skrzyni biegów. W trybie tiptronic zdefiniowanych jest 6 przełożeń, odpowiadających 6 biegom wybieranym ręcznie. koło zamachowe z tłumikiem sprzęgło do jazdy w tył przekładnia wstępna wariator z łańcuchem 228_003 przekładnia planetarna sterownik hydrauliczny sterownik skrzyni biegów sprzęgło do jazdy w przód 9
Wprowadzenie Dane techniczne nazwa: multitronic typ fabryczny: VL 30 01J oznaczenie: maks. przenoszony moment obrotowy: DZN 310 Nm zakres przełożeń wariatora: 2,40-0,40 rozpiętość przełożeń: 6 przełożenie przekładni wstępnej: 51/46 = 1,109 przełożenie przekładni głównej: 43/9 = 4,778 ciśnienie robocze pompy oleju: wydajność pompy oleju: olej ATF: olej do przekładni głównej: ilość oleju w skrzyni: ATF napełnienie na nowo z chłodnicą i filtrem ATF wymiana olej do przekładni głównej masa całkowita (bez koła zamachowego): długość całkowita: maks. 60 bar 10 l/min przy 1000 obr/min G 052 180 A2 G 052 190 A2 ok. 7,5 l ok. 4,5 l ok. 1,3 l ok. 88 kg ok. 610 mm Wszystkie wartości podawane w tym zeszycie odnoszą się wyłącznie do skrzyni biegów multitronic o oznaczeniu DZN. 10 228_001
Podzespoły skrzyni biegów Koło zamachowe z tłumikiem Cykliczny przebieg spalania w silnikach tłokowych powoduje drgania skrętne wału korbowego. Te drgania przenoszą się na skrzynię biegów, wywołując tam drgania rezonansowe. Efektem jest hałas oraz nadmierne obciążenie elementów skrzyni. Koło zamachowe z tłumikiem (lub dwumasowe koło zamachowe) tłumi drgania skrętne, powodując znaczne wyciszenie hałasów. W silniku 2,8 l V6 stosuje się koło zamachowe z tłumikiem. Ponieważ silniki 4-cylindrowe mają bardziej nierównomierną pracę niż 6-cylindrowe, te silniki są wyposażone w dwumasowe koło zamachowe. tłumik 228_032 koło zamachowe dwumasowe koło zamachowe Bliższe informacje można znaleźć w zeszycie nr 142. 228_004 11
228_040 W celu lepszego przedstawienia budowy skrzyni pompa oleju i mechanizm różnicowy są obrócone do płaszczyzny rysunku. 12
Podzespoły skrzyni biegów Przekrój skrzyni biegów Znaczenie kolorów obudowa, śruby, sworznie części hydrauliczne/sterowanie sterownik elektroniczny wałki, koła zębate sprzęgła wielopłytkowe tłoki, czujnik momentu obrotowego łożyska, podkładki, pierścienie zabezpieczające części z tworzyw sztucznych, uszczelki, części gumowe nr katalogowy: 507.5318.01.00 Ten rysunek można zamówić w Bertelsmann Distribution jako plakat A0. Zamawianie bezpośrednio w Bertelsmann dotyczy tylko terenu Niemiec. W innych krajach zamówienia składa się u importera. 13
Podzespoły skrzyni biegów Sprzęgło do jazdy w przód, sprzęgło do jazdy w tył i przekładnia planetarna W przeciwieństwie do stopniowych automatycznych skrzyń biegów, wykorzystujących do przeniesienia napędu przekładnię hydrokinetyczną, skrzynia CVT Audi ma osobne sprzęgła do jazdy w przód i w tył. Są to wielopłytkowe sprzęgła mokre, stosowane również w stopniowych skrzyniach automatycznych do załączania biegów. Służą one do ruszania z miejsca i przenoszą moment napędowy na przekładnię wstępną. Przebieg ruszania i przenoszenie momentu obrotowego są sterowane elektrohydraulicznie i elektronicznie nadzorowane. Sprzęgło wielopłytkowe ze sterowaniem elektroniczno-hydraulicznym ma następujące zalety w stosunku do przekładni hydrokinetycznej: mniejsza masa mniejsze wymiary dopasowanie charakterystyki załączania do warunków jazdy dopasowanie momentu pełzania do warunków jazdy działanie ochronne w razie przeciążenia lub niewłaściwego używania wałek wejściowy koło koronowe satelity sprzęgło do jazdy w przód oraz sprzęgło do jazdy w tył w przekładnią planetarną zespół tarcz napędzających (związany z przekładnią wstępną) sprzęgło do jazdy w przód 228_005 jarzmo satelitów 14 sprzęgło do jazdy w tył
Przekładnia planetarna Przekładnia planetarna jest wykonana jako przekładnia nawrotna i służy wyłącznie do zmiany kierunku obrotów podczas jazdy w tył. Przełożenie przekładni planetarnej podczas jazdy w tył wynosi 1:1. Przyporządkowanie elementów przekładni Koło słoneczne (element napędzający) jest połączone z wałkiem wejściowym skrzyni biegów i płytkami stalowymi sprzęgła do jazdy w przód. Jarzmo satelitów (element napędzany) jest połączone z kołem napędzającym przekładni wstępnej oraz płytkami obitymi sprzęgła do jazdy w przód. Koło koronowe jest połączone z satelitami oraz z płytkami obitymi sprzęgła do jazdy w tył. płytki stalowe i obite sprzęgła do jazdy w przód jarzmo satelitów z satelitami wałek wejściowy skrzyni biegów koło słoneczne zespół tarcz napędzających (związany z przekładnią wstępną) 228_008 płytki stalowe i obite sprzęgła do jazdy w tył koło koronowe 15
Podzespoły skrzyni biegów Przeniesienie napędu w przekładni planetarnej Wałek wejściowy przenosi moment obrotowy przez połączone z nim koło słoneczne na satelity 1. Jarzmo satelitów (element napędzany przekładni) jest nieruchome, gdyż jest połączone z przekładnią wstępną a samochód stoi jeszcze w miejscu. Satelity 1 napędzają satelity 2, które z kolei są zazębione z kołem koronowym. Koło koronowe obraca się swobodnie, w tym samym kierunku co silnik, lecz z prędkością obrotową o połowę mniejszą. satelita 1 jarzmo satelitów satelita 2 koło koronowe 228_033 wałek wejściowy z kołem słonecznym Kierunek obrotów elementów przy pracującym silniku i stojącym samochodzie 16
Przeniesienie napędu podczas jazdy w przód Płytki stalowe sprzęgła do jazdy w przód są połączone z kołem słonecznym, a płytki obite tego sprzęgła z jarzmem satelitów. Gdy sprzęgło jest załączone, łączy wałek wejściowy (a więc i koło słoneczne) z jarzmem satelitów. W ten sposób przekładnia planetarna jest zblokowana, a więc obraca się w tym samym kierunku co silnik i nie zmienia momentu obrotowego (przełożenie dynamiczne wynosi 1). sprzęgło do jazdy w przód przekładnia planetarna ciśnienie oleju załączające sprzęgło przeniesienie momentu obrotowego 228_009 17
Podzespoły skrzyni biegów Przeniesienie napędu podczas jazdy w tył Płytki obite sprzęgła do jazdy w tył są połączone z kołem koronowym, a płytki stalowe tego sprzęgła z obudową skrzyni biegów. Gdy sprzęgło jest załączone, zatrzymuje koło koronowe, tak że powstaje moment reakcyjny ze strony obudowy skrzyni biegów (koło zapiera się o obudowę). Teraz wałek wejściowy napędza przez koło słoneczne jarzmo satelitów i jarzmo obraca się w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów silnika. Samochód jedzie w tył. Prędkość jazdy na biegu wstecznym jest ograniczana elektronicznie. Wariator ma cały czas przełożenie takie, jak do ruszania. sprzęgło do jazdy w tył koło koronowe ciśnienie oleju załączające sprzęgło przeniesienie momentu obrotowego 228_010 18
Notatki 19
Podzespoły skrzyni biegów Regulacja sprzęgieł Przebieg ruszania z miejsca 100 80 60 40 pedał gazu 60% Najważniejszą wartością, decydującą o sposobie regulacji sprzęgła podczas ruszania, jest prędkość obrotowa silnika. Zależnie od charakterystyki ruszania, sterownik skrzyni biegów ustala zadaną prędkość obrotową silnika, którą należy osiągnąć przez odpowiednią regulację sprzęgła (czyli regulację momentu obrotowego, przenoszonego przez sprzęgło). Charakterystykę ruszania określa żądanie kierowcy oraz wewnętrzne wytyczne, określone przez sterownik skrzyni biegów. prędkość obrotowa 20 0 4000 3000 2000 1000 0 100 80 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 czas w sekundach pedał gazu 100% 228_053 W czasie jazdy ekonomicznej, kiedy kierowca delikatnie operuje pedałem gazu podczas ruszania, prędkość obrotowa silnika jest cały czas utrzymywana na niskim poziomie od rozpoczęcia ruszania aż do przejścia w normalną jazdę. Krótki czas pracy sprzęgła z poślizgiem oraz niska prędkość obrotowa silnika zmniejszają zużycie paliwa. Podczas ruszania dynamicznego prędkość obrotowa silnika jest wyższa i utrzymuje się na takim poziomie aż do przejścia w normalną jazdę. W takiej sytuacji wyższy moment obrotowy silnika daje lepsze przyspieszenie. Rodzaj silnika (benzynowy czy diesel oraz jego charakterystyka momentu obrotowego) ma również wpływ na charakterystykę ruszania. prędkość obrotowa prędkość obrotowa 40 20 0 4000 3000 2000 1000 0 100 80 60 40 20 0 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 czas w sekundach pedał gazu 100% + kick-down 228_052 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 czas w sekundach 228_054 20 naciśnięcie pedału gazu prędkość obrotowa silnika zadana prędkość obrotowa prędkość obrotowa zespołu tarcz 1 (wejście) prędkość obrotowa zespołu tarcz 2 (wyjście)
Regulacja elektroniczna Podczas regulacji sprzęgła są uwzględniane następujące wartości: prędkość obrotowa silnika prędkość obrotowa na wejściu skrzyni biegów położenie pedału gazu moment obrotowy silnika hamulec naciśnięty czy nie temperatura oleju w skrzyni biegów sterownik multitronic G193 Z tych wartości sterownik skrzyni biegów wylicza zadane ciśnienie sprzęgła i wyznacza odpowiedni prąd sterujący zaworem regulacji ciśnienia N215. Prawie proporcjonalnie do prądu sterującego zaworem zmienia się ciśnienie sprzęgła, a wraz z nim moment obrotowy, przenoszony przez sprzęgło (patrz Sterowanie hydrauliczne, str. 22). Czujnik 1 ciśnienia hydraulicznego G193 mierzy rzeczywiste ciśnienie sprzęgła. Ciśnienie rzeczywiste jest wciąż porównywane z ciśnieniem zadanym, wyliczonym przez sterownik skrzyni biegów. Na podstawie tego porównania określana jest wiarygodność ciśnienia rzeczywistego. Gdy odchyłka przekroczy dopuszczalną wartość, sterownik podejmuje działania zapobiegawcze (patrz Rozłączenie awaryjne, strona 23). Sprzęgło jest chłodzone a jego temperatura nadzorowana przez sterownik skrzyni biegów, by nie dopuścić do przegrzania (więcej informacji pod Chłodzenie sprzęgieł na str. 28 i Ochrona przed przeciążeniem na str. 23). 228_075 N215 21
Podzespoły skrzyni biegów Sterowanie hydrauliczne Ciśnienie sprzęgła jest proporcjonalne do momentu obrotowego silnika i niezależne od ciśnienia systemowego. Zawór regulacji wstępnego ciśnienia sterującego ZRWCS zasila zawór regulacji ciśnienia N215 olejem pod stałym ciśnieniem 5 bar. Proporcjonalnie do prądu sterującego wyliczonego przez sterownik skrzyni biegów, zawór N215 ustala ciśnienie sterujące, które wpływa na ustawienie zaworu sterującego sprzęgłem ZSS. Duży prąd sterujący oznacza wysokie ciśnienie sterujące. Zawór ZSS decyduje o ciśnieniu sprzęgła, a więc o przenoszonym momencie obrotowym. ZSS jest zasilany ciśnieniem systemowym i tworzy (zależnie od wysterowania przez N215) ciśnienie sprzęgła. Duże ciśnienie sterujące oznacza wysokie ciśnienie sprzęgła. Ciśnienie sprzęgła jest doprowadzane poprzez zawór awaryjny ZA do suwaka ręcznego SR. Zależnie od położenia dźwigni sterującej, SR doprowadza ciśnienie sprzęgła do sprzęgła do jazdy w przód SJP (położenie D) lub do sprzęgła do jazdy w tył SJT (położenie R). Olej z tego sprzęgła, które nie jest aktualnie wysterowane, odpływa do miski olejowej. Gdy dźwignia sterująca jest w położeniu N lub P, suwak ręczny blokuje dopływ oleju i olej z obu sprzęgieł odpływa do miski olejowej. SJT SR SJP P RN D ZA ZSS ZRW N215 228_011 22 odpływ swobodny ATF ciśnienie sprzęgła ciśnienie zasilania wstępne ciśnienie sterujące ciśnienie sterujące do miski olejowej
Rozłączenie awaryjne Wyraźny wzrost rzeczywistego ciśnienia sprzęgła powyżej wartości ciśnienia zadanego oznacza usterkę, zagrażającą bezpieczeństwu eksploatacji. W takim przypadku sprzęgło jest rozłączane niezależnie od ustawienia suwaka ręcznego i od wszelkich innych okoliczności. To tzw. rozłączenie awaryjne (szybkie rozłączenie sprzęgła) realizuje zawór awaryjny ZA. ZA jest wysterowywany przez zawór elektromagnetyczny 1 N88. Gdy ciśnienie sterujące wzrośnie do ok. 4 bar, dopływ do ZSS jest przerywany, a olej ze sprzęgła odpływa przez SR i ZA do miski olejowej. Ochrona przed przeciążeniem Sterownik skrzyni biegów wylicza temperaturę sprzęgła na podstawie poślizgu sprzęgła, temperatury oleju w skrzyni biegów oraz momentu, który musi przenieść sprzęgło. Gdy sprzęgło jest zbyt mocno obciążone i jego temperatura wzrośnie powyżej określonej wartości, następuje zmniejszenie momentu obrotowego silnika. Moment obrotowy może zostać zmniejszony aż do wartości, odpowiadającej zwiększonej prędkości obrotowej biegu jałowego. W pewnych warunkach silnik może przez chwilę nie reagować na pedał gazu. Zadaniem układu chłodzenia sprzęgła jest jak najszybsze zmniejszenie jego temperatury, tak by wkrótce znów było można korzystać z pełnego momentu obrotowego silnika. Tak więc przeciążenie sprzęgła jest prawie niemożliwe. Ustawienie zaworów podczas rozłączenia awaryjnego SR SJP P RN D ZSS ZA N88 228_082 swobodny odpływ do miski olejowej ciśnienie sprzęgła ciśnienie zasilania wstępne ciśnienie sterujące ciśnienie sterujące do miski olejowej 23
Podzespoły skrzyni biegów Regulacja sprzęgła na postoju (regulacja pełzania) Gdy silnik pracuje na biegu jałowym a dźwignia sterująca jest w położeniu jazdy, funkcja regulacji pełzania sprawia, że sprzęgło przenosi pewien moment obrotowy, pracując z określonym poślizgiem. Samochód zachowuje się tak, jak samochód wyposażony w automatyczną skrzynię biegów z przekładnią hydrokinetyczną. Pełzanie jest czasami określane angielskim terminem creep. Regulacja pełzania zwiększa komfort jazdy, pozwalając na manewrowanie (np. podczas parkowania) bez używania pedału gazu. Moment obrotowy przenoszony przez sprzęgło jest tak dobierany, by samochód pełzł, czyli bardzo wolno jechał. Moment napędowy zmienia się w określonych granicach, zależnie od stanu samochodu i prędkości jazdy. Do dokładnej regulacji momentu przenoszonego przez sprzęgło wykorzystywana jest wartość docisku tarcz stożkowych, mierzona przez G194. Siła docisku tarcz stożkowych jest proporcjonalna do momentu obrotowego silnika, działającego na zestaw tarcz 1. Z tego powodu wartość, mierzona przez czujnik G194, pozwala na bardzo dokładne obliczenie momentu przenoszonego przez sprzęgło i na jego precyzyjną regulację (więcej pod Czujnik momentu obrotowego, strona 38). G194 G193 228_013 hamulec nienaciśnięty 40 Nm 24
Szczególne właściwości regulacji pełzania Szczególną cechą funkcji regulacji pełzania jest zmniejszenie momentu przenoszonego przez sprzęgło, gdy samochód stoi w miejscu a hamulec jest naciśnięty. Dzięki słabszemu dociskowi sprzęgła silnik jest wtedy mniej obciążony. Wpływa to pozytywnie na zużycie paliwa, poprawia komfort (nie pojawia się charakterystyczne buczenie) i zmniejsza siłę, z jaką trzeba wciskać pedał hamulca. Gdy podczas postoju na podjeździe z lekko wciśniętym hamulcem samochód zacznie toczyć się w tył, sterownik zwiększy ciśnienie sprzęgła, by utrzymać samochód w miejscu (funkcja hillholder czyli wspomaganie ruszania pod górę). Aby można było zrealizować tę funkcję, trzeba było zastosować dwa czujniki wyjściowej prędkości obrotowej (G195 i G196), co pozwala na odróżnienie jazdy w tył od jazdy w przód (więcej na ten temat w rozdziale Czujniki ). G194 G193 228_012 hamulec naciśnięty 15 Nm 25
Podzespoły skrzyni biegów Regulacja mikropoślizgu Mikropoślizg służy do adaptacji regulacji sprzęgła (patrz opis adaptacji) oraz do tłumienia drgań skrętnych, wywoływanych przez silnik. Adaptacja charakterystyki sprzęgła odbywa się podczas pracy z obciążeniem częściowym, gdy moment obrotowy silnika nie przekracza 160 Nm. Informacje potrzebne do tej regulacji to prędkość obrotowa silnika oraz sygnał czujnika wejściowej prędkości obrotowej skrzyni G182. Trzeba też uwzględnić przełożenie przekładni wstępnej. Czujnik G182 mierzy prędkość obrotową zespołu tarcz 1. W zakresie prędkości obrotowej do ok. 1800 obr/min i zakresie momentu obrotowego do ok. 220 Nm sprzęgło może pracować z tzw. mikropoślizgiem. W tym zakresie pracy sterownik reguluje poślizg tak, by pomiędzy prędkością obrotową silnika a prędkością obrotową zespołu tarcz 1 była różnica 5 20 obr/min. Jak mówi sama nazwa mikropoślizg, poślizg sprzęgła jest bardzo mały i nie ma zauważalnego wpływu na zużycie sprzęgła czy zużycie paliwa. sprzęgło załączone 300 250 moment obrotowy silnika w Nm 200 150 100 50 0 obszar mikropoślizgu obszar adaptacji podczas mikropoślizgu do ok. 160 Nm 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 ok. 1800 obr/min prędkość obrotowa w obr/min 228_092 26
Adaptacja regulacji sprzęgła Aby w każdych warunkach i przez cały okres eksploatacji można było regulować sprzęgło równie komfortowo, trzeba przez cały czas aktualizować zależność pomiędzy prądem sterującym a momentem, przenoszonym przez sprzęgło. Adaptacja oznacza dopasowanie albo jak tutaj wyuczenie nowych wartości wysterowania wstępnego. Jest to konieczne, gdyż współczynnik tarcia w sprzęgle zmienia się ustawicznie. Współczynnik tarcia zależy od: oleju przekładniowego (jakości, zestarzenia, zużycia) temperatury oleju w skrzyni biegów temperatury sprzęgła poślizgu sprzęgła Kompensacja zmiany tych wartości, a zatem optymalizacja regulacji sprzęgła, jest możliwa dzięki adaptacji podczas regulacji pełzania i podczas jazdy z obciążeniem częściowym. Adaptacja w zakresie obciążenia częściowego...... odbywa się podczas regulacji mikropoślizgu. Podczas pracy w tym zakresie sterownik skrzyni biegów porównuje moment obrotowy silnika (informacja ze sterownika silnika) z prądem sterującym zaworu N215. Te dane są wykorzystywane do stworzenia nowej charakterystyki regulacji sprzęgła (patrz Regulacja mikropoślizgu). Adaptacja podczas regulacji pełzania (hamulec naciśnięty): Jak już wspomniano, regulacja pełzania polega na takiej regulacji sprzęgła, by przenosiło ono ściśle określony moment obrotowy. Sterownik skrzyni biegów obserwuje i zapamiętuje przy tym zależność pomiędzy prądem sterującym (zaworem N215) a wartością podawaną przez czujnik ciśnienia G194 (siła docisku tarcz). Te dane są wykorzystywane do stworzenia nowej charakterystyki regulacji sprzęgła. Podsumowanie: Adaptacja służy do zachowania niezmienionej jakości regulacji sprzęgła. Wartości adaptacji służą również do wyliczenia ciśnienia sprzęgła podczas przenoszenia dużego momentu obrotowego (sprzęgło całkowicie załączone). Dzięki temu sprzęgło nie musi być dociskane ze zbyt dużą siłą, co w ostatecznym rachunku poprawia sprawność skrzyni biegów. 27
Podzespoły skrzyni biegów Chłodzenie sprzęgieł Układ hydrauliczny ma osobny obieg chłodzenia sprzęgieł, chroniący je przed przegrzaniem (np. podczas ruszania w trudnych warunkach). Przepływ oleju w obwodzie chłodzenia jest regulowany przez układ sterujący w skrzynce rozrządczej skrzyni, co zmniejsza pobór mocy przez ten układ. Ponadto zastosowano strumieniową pompę oleju, dzięki czemu wydajność tłoczenia wzrosła bez wyraźnego zwiększenia poboru mocy przez główną pompę oleju. Aby optymalnie wykorzystać olej chłodzący, chłodzone jest tylko to sprzęgło, które w danej chwili przenosi napęd. Olej chłodzący oraz olej sterujący sprzęgłem do jazdy w przód płyną wydrążonym wałkiem wejściowym, są jednak oddzielone od siebie stalową rurką (tzw. wkładką). W miejscu, gdzie olej wypływa z wałka wejściowego, znajduje się rozdzielacz oleju, kierujący olej chłodzący do sprzęgła do jazdy w przód lub do sprzęgła do jazdy w tył. tarcza rozdzielająca sprężyna talerzowa rozdzielacz oleju ze sprężyną talerzową oraz pierścieniem oporowym z otworami 228_064 wkładka pierścień oporowy rozdzielacz oleju sprzęgło do jazdy w tył sprzęgło do jazdy w przód 28
Chłodzenie sprzęgła do jazdy w przód Podczas załączania sprzęgła do jazdy w przód tłok przesuwa również w tył rozdzielacz oleju. Gdy rozdzielacz oleju jest w tej pozycji, cały strumień oleju chłodzącego płynie po jego przedniej stronie i trafia do sprzęgła do jazdy w przód. Chłodzenie sprzęgła do jazdy w tył Gdy sprzęgło do jazdy w przód nie przenosi napędu (tj. na biegu jałowym lub podczas pracy sprzęgła do jazdy w tył), rozdzielacz oleju znajduje się w swoim położeniu wyjściowym. Strumień oleju chłodzącego płynie wtedy po tylnej stronie rozdzielacza i tarcza rozdzielająca doprowadza go do sprzęgła do jazdy w tył. Ponadto odgałęzienia na tarczy rozdzielającej kierują część oleju chłodzącego do przekładni planetarnej, aby zapewnić jej smarowanie. Sprzęgło do jazdy w przód Sprzęgło do jazdy w tył tłok 228_014 olej załączający sprzęgło olej chłodzący sprzęgła 29
Podzespoły skrzyni biegów Hydrauliczne sterowanie chłodzeniem sprzęgieł Równocześnie z regulacją sprzęgła sterownik uruchamia jego chłodzenie. W tym celu wysterowuje określonym prądem zawór elektromagnetyczny 1 N88. Zawór N88 ustala ciśnienie sterujące, które z kolei przełącza zawór chłodzenia sprzęgieł ZCS. Zawór chłodzenia sprzęgieł ZCS kieruje do pompy strumieniowej olej z powracający z chłodnicy. Ten olej napędza pompę strumieniową (więcej informacji patrz Zasilanie olejem, pompa strumieniowa, strona 51). do suwaka ręcznego powrót z chłodnicy ZA ZCS ZRWC N215 N88 228_045 pompa strumieniowa z zaworem zwrotnym do sprzęgieł odpływ swobodny ATF olej chłodzący olej powracający z chłodnicy wstępne ciśnienie sterujące ciśnienie sterujące do miski olejowej 30