Управление вариатором осуществляет электронная система, которая обеспечивает функционирование различных элементов коробки передач (сдвижение шкивов, блокировку гидротрансформатора, работу планетарного редуктора) путем регулирования давления рабочей жидкости. В конечном счете, с помощью системы управления достигается требуемая скорость движения автомобиля.
Конструкция и работа системы управления рассмотрена на примере вариатора X-Tronic CVT, который устанавливается на автомобили концерна Nissan, а производит вариатор его «дочка» — компания Jatco.
Конструкция системы управления
Как всякая электронная система управления система управления вариатором состоит из входных устройств, блока управления и исполнительных механизмов.
К входным устройствам относятся различные датчики и переключатели. Они контролируют различные параметры работы вариаторной коробки передач, преобразуют их в электрические сигналы и передают в электронный блок управления. В управлении вариатором принимают участие следующие датчики и переключатели: частоты оборотов ведущего и ведомого шкивов, температуры рабочей жидкости, давления, подводимого к ведущему и ведомому шкивам, переключатель режимов работы вариатора.
Центральным элементом системы является электронный блок управления. В соответствии с заложенной программой блок управления выполняет множество функций, среди которых:
- прием и обработка сигналов от датчиков и переключателей;
- регулирование давления рабочей жидкости в основной магистрали;
- регулирование давления рабочей жидкости, подводимой шкивам;
- определение момента срабатывания муфты гидротрансформатора;
- блокировка муфты планетарного редуктора;
- самодиагностика системы управления;
- управление коробкой передач в аварийном режиме.
Для принятия решений блок управления использует информацию и от других систем автомобиля: системы управления двигателем (от датчика положения педали акселератора, датчика положения дроссельной заслонки), антиблокировочной системы тормозов (от датчиков частоты вращения колес).
Исполнительными механизмами, с помощью которых блок управления реализует свои функции, являются шаговый электродвигатель и ряд электромагнитных клапанов управления давлением в основной магистрали и на ведомом шкиву, блокировки муфт гидротрансформатора и планетарного редуктора.
Шаговый электродвигатель служит для распределения давления между ведущим и ведомым шкивами. Двигатель через тягу соединен с подвижной частью ведущего шкива. С тягой также соединен управляющий клапан (золотник) ведущего шкива вариатора. Положение управляющего клапана зависит и от положения ведущего шкива вариатора и положения шагового двигателя. Золотник имеет три рабочих положения (наполнение, удержание и слив), с помощью которых достигается изменение передаточного отношения вариатора.
Шаговый электродвигатель, электромагнитные клапаны, а также датчики давления и датчик температуры рабочей жидкости конструктивно объединены в одно устройство – электрогидравлический модуль.
Работа системы управления
Как уже отмечалось, принцип работы системы управления вариатором заключается в регулировании давления рабочей жидкости для различных устройств коробки передач. Максимальное давление (до 6 МПа) используется для управления ведущим и ведомым шкивами. Его создает электромагнитный клапан давления в основной магистрали.
Другим устройствам требуется меньшее давление рабочей жидкости: до 1,5 МПа для срабатывания муфты планетарного редуктора, до 1 МПа для блокировочной муфты гидротрансформатора. А смазка и охлаждение вариатора вообще производится рабочей жидкостью под давлением 0,4 МПа.
Процесс управления шкивами вариатора можно разделить на три этапа:
- удержание заданного передаточного отношения;
- увеличение передаточного отношения;
- уменьшение передаточного отношения.
Удержание заданного передаточного отношения достигается при определенном положении управляющего клапана. В этом положении гидроцилиндр ведущего шкива вариатора заперт, а рабочая жидкость под давлением подается в гидроцилиндр ведомого шкива для создания необходимого натяжения ремня вариатора.
При увеличении передаточного отношения (увеличении диаметра ведущего шкива и уменьшении диаметра ведомого шкива) блок управления дает команду шаговому двигателю на выдвижение штока. Управляющий клапан также перемещается, что позволяет рабочей жидкости заполнить гидроцилиндр ведущего шкива. Под давлением жидкости стенки ведущего шкива сжимаются, а ремень соответственно перемещается наружу и занимает больший диаметр. При достижении требуемого передаточного отношения управляющий клапан переходит в режим удержания давления.
В ведомом шкиве давление наоборот уменьшается. Под управлением соответствующего электромагнитного клапана рабочая жидкость покидает гидроцилиндр ведомого шкива. Под действием пружины стенки шкива раздвигаются, а диаметр шкива уменьшается. Как только достигается требуемый диаметр ведомого шкива, в гидроцилиндре шкиве снова создается давление для натяжения ремня вариатора.
При уменьшении передаточного отношения шаговый двигатель перемещает управляющий клапан в рабочее положение «слив». Жидкость покидает гидроцилиндр ведущего шкива, стенки шкива под действием пружины раздвигаются и ремень занимает меньший диаметр. В это время на гидроцилиндр ведомого шкива действует максимальное давление, которое приводит к сжатию его стенок и увеличению диаметра. Как только передаточное отношение достигнет требуемого значения, управляющий клапан переходит в режим удержания давления.
Гидротрансформатор в составе вариаторной коробки передач работает только на небольших скоростях (при трогании автомобиля с места). При достижении определенной скорости происходит блокировка муфты гидротрансформатора, крутящий момент передается напрямую к вариатору. Муфты блокировки планетарного редуктора срабатывают при включении режимов управления вариатором D (Drive) или R (Reverse).