АКПП - Преимущества

Условия вождения автомобилей усложняются с каждым годом: увеличивается количество самих машин, потоки грузового и пассажирского транспорта возрастают в геометрической прогрессии. Вследствие этого возникает необходимость облегчения процесса управления автомобилем и повышения его эффективности; кроме того, важно обеспечить безопасность на дорогах и комфорт водителя. Одним из наиболее мощных средств для реализации поставленных задач является автоматизация процесса управления автомобилем, а именно – применение автоматических трансмиссий.

На сегодняшний день наиболее распространенным видом автоматической коробки передач стала гидромеханическая. За рубежом ее принято называть «автоматическая трансмиссия».

Гидромеханическая трансмиссия состоит из гидромеханического трансформатора, механических передач, системы управления автоматическим переключением передач. Если при механической коробке передач поток мощности поступает от мотора к колесам через шестерни, то есть через жесткую механическую связь, то при гидромеханической передаче поток мощности будет проходить еще и через гидромеханический трансформатор, рабочие элементы (колеса) которого связаны между собой при помощи жидкости (масла). Таким образом уменьшаются динамические нагрузки, вызываемые крутильными колебаниями, поступающими от двигателя, и неравномерностью хода зубчатых передач. Также становятся мягче динамические эффекты, являющиеся следствием неровностей дорожного покрытия.

Гидротрансформатор, благодаря специфике своих характеристик, трансформирует крутящий момент мотора. Число передач в гидромеханических коробках обычно меньше, чем в механических. К примеру, вместо 13-16 передач в большегрузных автопоездах с МКПП используется 5-6 передач в АКПП. В легковых автомобилях разница не настолько заметна – она может составлять всего 1-2 передачи.

Вгидромеханических АКПП переключение передач осуществляется без разрыва потока мощности, а обороты двигателя изменяются плавно. Перечисленные свойства гидромеханических АКПП дают автомобилям целый ряд конкурентных и важных преимуществ, о 10 из которых мы расскажем более детально.

Также следует обратить внимание на 2 ключевые особенности: возможность повышенного расхода топлива и более высокая стоимость авто с АКПП по сравнению с машинами с МКПП. Данные особенности можно было бы отнести к недостаткам авто с АКПП, но, тем не менее, нельзя считать их таковыми: это оптимальная плата за целый ряд положительных моментов, среди которых:

Экологичность машин с АКПП

При разгоне авто с МКПП для дальнейшего движения водителю приходится последовательно использовать практически все передачи коробки передач. При этом работа авто на каждой из передач сопровождается изменением частоты вращения вала мотора от самой маленькой до максимальной при полной подаче топлива. При достижении максимального значения частота вращения вала мотора резко сокращается для повторения аналогичного цикла уже на следующей передаче. Естественно, при таком режиме работы мотора в атмосферу выбрасывается огромное количество токсичных веществ.
При этом при использовании гидромеханической АКПП сокращается число переключений передач, а изменение частоты вращения вала двигателя становится более плавным: за счет этого экологические показатели авто существенно улучшаются. Часто в журналах и автомобильной литературе описываются случаи, когда авто с МКПП не удавалось продать по причине несоответствия их экологическим нормам, и только после установки гидромеханических коробок этот дефект был устранен, а авто успешно продавались.

Облегчение управления автомобилем

В движении автомобиль с механической коробкой передач управляется при помощи следующих четырех механизмов: педали сцепления, педали газа, педали тормоза и рычага переключения передач.
При движении автомобиля с гидромеханической коробкой передач используется два механизма управления: педаль газа и педаль тормоза. Передачи переключаются автоматически, поэтому нет надобности в рычаге переключения передач и педали сцепления. Правда, в автомобиле с гидравлической коробкой передач используется еще такой механизм управления, как механизм переключения передач, который также называют избирателем режимов. В число режимов движения входят: нейтраль; стоянка; задний ход; несколько режимов движения, в которых используются либо определенные комбинации передач, либо постоянно может быть включена одна передача. В принципе, режимы движения переключаются редко.

Безопасность движения

Благодаря сокращенному количеству механизмов управления водитель при сложной ситуации на дороге не отвлекается на переключения механизмов управления, а уделяет все свое внимание дорожной обстановке. На быстроту реакции водителя в трудной обстановке также влияет и то, что в автомобиле с гидромеханической коробкой передач имеется всего два устройства оперативного управления, и для каждого из них используется «своя нога», которую нет надобности куда-то переносить и что-то переключать.

Комфортабельность движения

В гидромеханической коробке передач передачи переключаются, не разрывая потока мощности. Поэтому ни водитель, ни пассажиры не ощущают рывков и толчков, в отличие от переключений передач в механической коробке передач, которые зависят от уровня квалификации водителя. На автоматическое переключение передач не влияет степень профессионализма водителя, а движение совершается, будто при бесступенчатой трансмиссии, и становится намного комфортнее.

Движение с малыми скоростями

Очень важно, чтобы автомобиль был способен двигаться с малыми скоростями, к примеру, при «пробках» на дорогах. Из-за гидродинамического гидротрансформатора нет жесткой связи между двигателем и колесами автомобиля. Это дает возможность набирать любые обороты валу двигателя даже в неподвижном автомобиле с включенной передачей. Так, давая малые обороты двигателю, можно осуществлять движение с какой угодно малой скоростью, не переживая, что двигатель заглохнет.

Гидромеханическая коробка передач дает возможность гибко регулировать скорость движения автомобиля и величину крутящего момента, подводимого к колесам, только с помощью педали газа. Это значительно улучшает проходимость автомобиля. Существенно проще предотвращать пробуксовку колес автомобиля на обледенелой или скользкой дороге, предотвращать срывание грунта при движении по сыпучим грунтам. Также значительно упрощается движение и при других сложных дорожных условиях.

Квалификация водителя

Значительное упрощение в управлении автомобилем дает возможность снизить требования к уровню квалификации водителя. При овладении управлением автомобилем с механической коробкой передач самые большие проблемы возникают с приобретением навыка в переключении передач, когда нужно сочетать выжим сцепления с переключением рукоятки переключения передач и с последующим отпусканием педали сцепления с перемещением педали газа.
При гидромеханической трансмиссии необходимости в таком навыке нет, переключение передач осуществляется автоматически. Это значительно упрощает процесс обучения управлению автомобилем и его использование, снижает требования к квалификации водителя.

Утомляемость водителя

Давать оценку такому сложному фактору физиологии, как утомляемость, очень трудно, так как одни и те же внешние раздражители на различных людей влияют по-разному. На физиологических оценках могут сказываться и особенности в конструкциях различных автомобилей, не относящиеся к рассматриваемому фактору. Поэтому наиболее реальными нам представляются оценки, полученные от водителей, поделившихся своими впечатлениями и ощущениями от работы на транспортных средствах с подлежащими оценке агрегатами.
Как пример можно рассмотреть автобус - условия для работы водителем на нем очень тяжелые. Автобус останавливается на очень большом количестве остановок и на светофорах, после чего снова осуществляет разгон после каждой остановки. Для выполнения такого режима движения водителям автобусов с механической коробкой передач нужно осуществлять несколько тысяч переключений передач за смену, выжимая сцепление после каждого переключения.
ЗИЛ перед прекращением производства автобусов выпустил небольшую партию автобусов с гидромеханической трансмиссией. Эти автобусы были распределены по паркам в различных городах для прохождения эксплуатационных испытаний.
Случались такие ситуации, что водителям на них приходилось работать в две смены. Водители отмечали, что, отработав даже две смены подряд на автобусе с гидромеханической трансмиссией, они уставали так же, как за одну смену на автобусе с механической коробкой передач. Так влияет гидромеханическая трансмиссия на утомляемость водителей.

Долговечность агрегатов автомобиля

Гидромеханическая трансмиссия оказывает благотворное влияние на долговечность двигателя и других механизмов автомобиля. В лаборатории гидропередач ЗИЛ получили количественные оценки по грузовым автомобилям ЗИЛ, проведя испытания гидромеханических коробок передач фирмы Аллисон (США) на тягачах ЗИЛ – 130В1 и на некоторых других грузовиках ЗИЛ.
Это были сравнительные испытания. Они проходили около 12 лет. Одновременно испытывали 2 тягача ЗИЛ–130В1 – один с гидромеханической коробкой передач, второй с обычной механической передачей. На тягаче с гидромеханической трансмиссией первая поломка по коробке передач наступила через 800 тыс. км, вторая – через 870 тыс. км. Предельного износа достичь не удалось. После незначительного ремонта трансмиссия была готова для дальнейшей работы.
Во время испытаний после пробега 870 тыс. км на автомобиле с гидромеханической коробкой передач были проведены замены 2-х шасси и 4-х двигателей, а также было произведено 8 текущих ремонтов двигателя.

На тягаче с механической коробкой передач за такое же время были выполнены следующие ремонтные работы:

• Замена 2-х шасси
• Замена 4-х двигателей
• Произведено 9 текущих ремонтов двигателя
• Замена 13-ти ведомых дисков сцепления
• Замена 4-х коробок передач
• Осуществлено 4 ремонта коробок передач

Напрашивается следующий вывод: с применением гидромеханической коробки передач на одном конкретном автомобиле получилось сэкономить на 4-х коробках передач, 13-ти дисках сцепления и стоимости 4-х поездок к сервис на ремонт акпп и одного ремонта двигателя.
Следует добавить, что испытания проводились не рядом с заводом, а в Ульяновске, где работники завода после первых месяцев наблюдения не появлялись годами, и, соответственно, не могли что-то подсказывать и опекать автомобили. Поэтому тягачи подвергались самой рядовой эксплуатации, в том числе командировкам на целину.
Использование гидромеханической коробки передач увеличивает долговечность не только трансмиссии и двигателя, но и других узлов автомобиля. Исследования, которые проводились ВКЭИавтобуспромом, подтвердили, что, благодаря использованию гидромеханической коробки передач, уменьшается уровень вибраций кузова автобуса, ив результате его долговечность увеличивается.

Средняя скорость движения

В момент переключения передачи в механической трансмиссии поток мощности, подводимый к ведущим колесам автомобиля, неизбежно прерывается. Соответственно, скорость автомобиля несколько снижается. Чем сложнее дорожные условияво время переключения передач, т.е. ухудшается «накат» машины, тем больше снижается скорость автомобиля. Потери скорости в моменты переключения передач влияют на среднюю скорость движения автомобиля, которая и определяет его производительность.
На автомобиле с гидромеханической коробкой передач из-за непрерывного потока мощности во время автоматического переключения передач скорость не теряется, и, соответственно, не снижается средняя скорость движения.
На ЗИЛе проводились сравнительные испытания автопоездов ЗИЛ-130 В, в результате которых было установлено, что по равнинному свободному шоссе средняя скорость движения обоих поездов была практически одинаковая. А вот при движении на холмистом шоссе, горных дорогах и в городе средняя скорость движения автомобиля с гидромеханической коробкой передач была 3-11% выше (чем сложнее дорожные условия, тем больше разница).

Топливная экономичность (первая особенность)

Считается, что автомобиль с гидромеханической коробкой передач больше расходует топлива, чем автомобиль с механической коробкой передач. В некоторых случаях это действительно так, а иногда – нет. Чтобы разобраться в этом вопросе, нужно рассматривать каждый случай конкретно, исходя из имеющегося опыта.
Если говорить о многолетних испытаниях гидромеханических коробок передач фирмы Аллисон, о которых было сказано ранее, автомобиль с гидромеханической коробкой передач расходовал топливо в том же объеме, что и автомобиль с механической коробкой передач.
Во время испытаний грузовых автомобилей ЗИЛ, которые проводились на Симферопольском шоссе, было установлено, что автомобили с гидромеханической коробкой передач, в сравнении с автомобилями с механическими коробками передач, экономили топливо около 3%. А испытания этих же автомобилей на Каширском шоссе, которое менее загружено, показали, что автомобили с гидромеханической коробкой передач расходовали топливо на 2 % больше. Результаты испытаний еще раз подтверждают, что по расходу топлива гидромеханические коробки передач более продуктивны при сложных дорожных условиях.
Если говорить о расходах топлива, нужно учитывать, что стоимость топлива при использовании автомобиля составляет 14-18% общих эксплуатационных расходов. Если перерасход топлива составит 3%, то общие эксплуатационные расходы при прочих равных условиях увеличатся на 0,42-0,54%. Но такое увеличение многократно перекроется за счет снижения затрат на замены и ремонты агрегатов трансмиссии и прочих агрегатов, повышения безопасности движения и улучшения экологических показателей.
Принято считать, что квалификация водителя влияет на расход топлива на любом автомобиле. По заказу армии США американскими исследователями проводились специальные исследования, задачей которых было оценить, как влияет квалификация водителей на расход топлива при использовании различных видов автомобильной трансмиссии. В армии хотели знать, как влияет на расход топлива то, что за руль армейских машин садятся солдаты, имеющие различную водительскую квалификацию. Эталоном был расход топлива, который получился у водителя высокой квалификации. По итогам исследований выяснилось, что на автомобиле с гидромеханической коробкой передач у водителя невысокой квалификации топливо расходовалось почти в том же объеме, как у водителя высокой квалификации. А вот при механической трансмиссии у водителя невысокой квалификации расход топлива был намного больше. Это говорит о том, что в большинстве случаев использования гидромеханической коробки передач - это скорее равенство в расходе топлива, и даже его экономия, но никак не перерасход.

Стоимость (вторая особенность)

Стоимость гидромеханической коробки передач нужно сравнивать со стоимостью набора механизмов управления, который она заменяет – сцепления, усилителя сцепления, коробки передач и системы управления переключением передач. И все равно выходит, что гидромеханическая коробка передач дороже механической. Но это еще ни о чем не говорит. Ведь лучшее качество всегда стоит дороже. А сравнивать нужно конечные результаты.
Приведенный выше конкретный пример с автопоездом ЗИЛ-130В1 показывает, что увеличение стоимости гидромеханической коробки передач по сравнению с механической необходимо сравнивать со стоимостью 4-х трансмиссий, 13-ти дисков сцепления, 4 ремонтов коробки передач и одного полного ремонта двигателя. Также сюда нужно включить стоимость простоев из-за этих ремонтов. Становится очевидным тот факт, что все эти расходы и неудобства намного превышают разницу в цене сравниваемых агрегатов.
Учитывая все вышесказанное, можно смело утверждать, что использование гидромеханических трансмиссий обеспечивает ряд преимуществ для автомобилей любых классов. Особенно эти преимущества АКПП заметны на легковых автомобилях, на которых гидромеханические трансмиссии наиболее распространены. Стоит отметить, что одним из преимуществ на легковых автомобилях является легкость управления, благодаря чему:

• процедура обучения управлению автомобилем стала более быстрой и легкой
• управление транспортным средством стало более доступным для людей с физическими недостатками
• езда стала значительно комфортнее
• снизилась утомляемость от вождения автомобиля