Если вы читали о механических коробках передач, то знаете, что двигатель соединен с коробкой передач посредством сцепления. Без этой связи автомобиль не смог бы полностью остановиться, не заглушив двигатель. Но автомобили с автоматической коробкой передач не имеют муфты, которая отсоединяет коробку передач от двигателя. Вместо этого они используют удивительное устройство под названием преобразователь крутящего момента. . Может показаться, что это не так уж и много, но внутри происходят очень интересные вещи.
В этой статье мы узнаем, зачем автомобилям с автоматической коробкой передач нужен гидротрансформатор, как работает гидротрансформатор и каковы его преимущества и недостатки.
Содержание
Так же, как автомобили с механической коробкой передач, автомобили с автоматической коробкой передач нуждаются в способе, чтобы двигатель вращался, когда колеса и шестерни в трансмиссии останавливаются. В автомобилях с механической коробкой передач используется сцепление, которое полностью отсоединяет двигатель от трансмиссии. В автомобилях с автоматической коробкой передач используется гидротрансформатор.
Преобразователь крутящего момента – это тип гидромуфты. , что позволяет двигателю вращаться несколько независимо от трансмиссии. Если двигатель вращается медленно, например, когда автомобиль стоит на холостом ходу перед светофором, крутящий момент, проходящий через гидротрансформатор, очень мал, поэтому для удержания автомобиля в неподвижном состоянии достаточно лишь легкого нажатия на педаль тормоза.
Если бы вы нажали на педаль газа, когда машина стоит, вам пришлось бы сильнее нажимать на тормоз, чтобы машина не двигалась. Это связано с тем, что когда вы нажимаете на педаль газа, двигатель ускоряется и перекачивает больше жидкости в гидротрансформатор, в результате чего на колеса передается больший крутящий момент.
Как показано на рисунке ниже, внутри очень прочного корпуса гидротрансформатора находятся четыре компонента:
жилье гидротрансформатора крепится болтами к маховику двигателя, поэтому он вращается с любой скоростью, на которой работает двигатель. плавники из которых состоит насос гидротрансформатора, прикреплены к корпусу, поэтому они также вращаются с той же скоростью, что и двигатель. На разрезе ниже показано, как все подключено внутри гидротрансформатора.
Насос внутри гидротрансформатора находится тип центробежного насоса. Когда он вращается, жидкость выбрасывается наружу, подобно тому, как цикл отжима стиральной машины выбрасывает воду и одежду наружу из бака для стирки. По мере того как жидкость выбрасывается наружу, создается вакуум, втягивающий больше жидкости в центр.
Затем жидкость поступает на лопатки турбины. , который подключен к трансмиссии. Турбина заставляет трансмиссию вращаться, что в основном и приводит в движение ваш автомобиль. На рисунке ниже видно, что лопасти турбины изогнуты. Это означает, что жидкость, поступающая в турбину снаружи, должна изменить направление, прежде чем выйти из центра турбины. Это изменение направления что заставляет турбину вращаться.
Чтобы изменить направление движущегося объекта, вы должны приложить к этому объекту силу — не имеет значения, является ли этот объект автомобилем или каплей жидкости. И все, что прикладывает силу, заставляющую объект поворачиваться, должно также ощущать эту силу, но в противоположном направлении. Так как турбина заставляет жидкость менять направление, жидкость заставляет турбину вращаться.
Жидкость выходит из турбины в центре, двигаясь в другом направлении, чем при входе. Если вы посмотрите на стрелки на рисунке выше, вы увидите, что жидкость выходит из турбины, двигаясь в направлении, противоположном вращению насоса (и двигателя). Если бы жидкость попала в насос, это замедлило бы работу двигателя, что привело бы к потере мощности. Вот почему преобразователь крутящего момента имеет статор. .
Мы более подробно рассмотрим статор в следующем разделе.
Статор находится в самом центре гидротрансформатора. Его работа заключается в перенаправлении жидкости, возвращающейся из турбины, до того, как она снова попадет в насос. Это значительно повышает эффективность гидротрансформатора.
Статор имеет очень агрессивную конструкцию лопастей, которая почти полностью меняет направление потока жидкости. Обгонная муфта (внутри статора) соединяет статор с неподвижным валом в трансмиссии (направление, в котором муфта позволяет статору вращаться, показано на рисунке выше). Из-за такого расположения статор не может вращаться вместе с жидкостью — он может вращаться только в противоположном направлении, заставляя жидкость менять направление при попадании на лопасти статора.
Что-то немного сложное происходит, когда машина начинает двигаться. Существует точка, около 40 миль в час (64 км/ч), в которой и насос, и турбина вращаются почти с одинаковой скоростью (насос всегда вращается немного быстрее). В этот момент жидкость возвращается из турбины, входя в насос, уже двигаясь в том же направлении, что и насос, поэтому статор не нужен.
Несмотря на то, что турбина изменяет направление жидкости и выбрасывает ее обратно, жидкость все равно движется в том направлении, в котором вращается турбина, потому что турбина вращается быстрее в одном направлении, чем жидкость перекачивается в другом направлении. . Если бы вы стояли в задней части пикапа, движущегося со скоростью 60 миль в час, и бросили мяч из задней части этого пикапа на скорости 40 миль в час, мяч все равно летел бы вперед со скоростью 20 миль в час. Это похоже на то, что происходит в турбине:жидкость выбрасывается назад в одном направлении, но не так быстро, как должна была начаться в другом направлении.
На этих скоростях жидкость ударяется о обратную сторону сторонам лопастей статора, заставляя статор свободно вращаться на своей муфте свободного хода, чтобы не препятствовать прохождению через него жидкости.
В дополнение к очень важной функции, позволяющей вашему автомобилю полностью остановиться без остановки двигателя, гидротрансформатор фактически дает вашему автомобилю больший крутящий момент, когда вы ускоряетесь после остановки. Современные гидротрансформаторы позволяют увеличить крутящий момент двигателя в два-три раза. Этот эффект возникает только тогда, когда двигатель вращается намного быстрее, чем трансмиссия.
На более высоких скоростях трансмиссия догоняет двигатель, в конечном итоге двигаясь со скоростью почти. та же скорость. Однако в идеале передача должна двигаться точно той же скорости, что и двигатель, потому что эта разница в скорости расходует мощность . Это одна из причин, по которой автомобили с автоматической коробкой передач расходуют меньше бензина, чем автомобили с механической коробкой передач.
Чтобы противостоять этому эффекту, некоторые автомобили оснащены гидротрансформатором с блокировочной муфтой. . Когда две половины гидротрансформатора набирают скорость, эта муфта сцепляет их вместе, устраняя проскальзывание и повышая эффективность.
Для получения дополнительной информации о гидротрансформаторах и связанных с ними темах перейдите по ссылкам на следующей странице.
Первоначально опубликовано:25 октября 2000 г.
Как работают мои тормоза?
Как работает гидравлика?
Признаки неисправности гидротрансформатора:причины и способы устранения?
Что такое гидротрансформатор и как он работает?
Как работают автоматические коробки передач