Как устроен вариатор — Международный Водительский Центр
На страницах автомобильных каталогов часто можно встретить фразу: “На автомобиле установлен бесступенчатый вариатор”. Или же вы могли видеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что собой представляет механическая коробка передач, знают все (за исключением разве что американцев), к коробке-автомат тоже все привыкли (в особенности американцы). Но вот что собой представляет вариатор мало кто знает. А ведь появился он не вчера.
Любопытно, что изобретение запатентовали еще в конце 19 века! Более того, первый вариатор создал добряк да Винчи в 1490 году.
Однако первый работоспособный автомобиль с таким типом трансмиссии появился в 1950-х годах. Вариатор начали устанавливать на автомобили DAF (в то время этот автопроизводитель выпускал не только грузовые, но и легковые автомобили). Чуть позже подключился и концерн Volvo. Однако истинную популярность вариаторы завоевали только сейчас.
На самом деле вариатор (также именуемый CVT, или бесступенчатая трансмиссия) представляет собой эдакую разновидность автоматической коробки передач.
При беглом осмотре сложно заметить какую-либо разницу между автомобилем с вариатором и АКПП: педали две, рычаг переключения передач имеет аналогичные режимы — P, R, N, D. Казалось бы, ничего необычного. Вот только вариатор работает совсем иначе. В нем нет фиксированных первой, второй и десятой передач. Невозможно сосчитать количество передач у вариатора. При этом переключаются они плавно и незаметно.
Вот поэтому никаких рывков при запуске и “переключении” нет. На самом деле переключения по сути и нет. Вариатор постепенно и плавно изменяет передаточное число по мере того, как автомобиль ускоряется или замедляется.
Существует несколько типов вариаторов: клиновой ремень с регулируемыми шкивами, цепной, тороидальный… Первый тип является самым распространенным. Рассмотрим его устройство.
Для примера возьмем два карандаша (цилиндра), которые лежат параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Скрепим их между собой резинкой и начнем поворачивать один из них. Второй сразу же начнет вращаться с аналогичной скоростью.
Но если карандаши разного диаметра, то здесь все обстоит иначе. Пока больший делает оборот, второй делает уже два.
Вариатор устроен аналогичным образом, но диаметр “карандашей” постоянно колеблется. Он имеет два шкива, каждый из которых выполнен в виде пары конусов, обращенных друг к другу заостренными концами. И между шкивами зажат клиновой ремень.
Если каждая пара конусов будет двигаться друг к другу и обратно, получатся шкивы с переменным диаметром. В конце концов, когда конусы разделены, ремень, который соприкасается с ними своими ребрами, как бы упадет в центр шкива и обойдет его по небольшому радиусу и по большому радиусу в случае сближения конусов.
Теперь нужно оснастить оба шкива системой (чаще всего это гидравлика, но может быть и другой сервопривод), которая будет одновременно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. При этом если один из шкивов расположен на ведущем валу (который идет от двигателя), а второй — на ведомом (идет к колесам), то можно изменять значение передаточного отношения в широком диапазоне.
И последнее — потребуется дополнительный блок, который будет регулировать изменение направления вращения выходного вала (для передачи заднего хода). Все, вариаторная коробка передач готова.
Любопытно, а какой ремень здесь используется? Разумеется, обычный из резины или тканого материала, вроде тех, что вращают генераторы и другие приспособления, не выдержал бы и тысячи километров. Ремень в клиноременных вариаторах имеет сложную конструкцию.
Это может быть и стальная лента с определенным покрытием или набор стальных канатов (лент) со сложным сечением, на которые надето множество тонких поперечных стальных пластин в форме трапеции, края которых цепляются за шкивы. Именно так и удалось создать толкающий ремень, который передает мощность не только от той его половины, что проходит от ведомого к ведущему шкиву, но и от противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающую силу, просто смялся бы, а бандажный стальной приобретает жесткость.
Занятный факт: для смазки цепи используют специальную жидкость, которая меняет фазовое состояние под давлением, что возникает после контакта со шкивом.
Благодаря этому цепь передает усилие без проскальзывания, несмотря на небольшую площадь контакта.
Способ изменения вариатором передаточного числа во время ускорения зависит от выбранной программы управления. Во время ускорения на обычном автомобиле мы раскручиваем двигатель до максимальной скорости на каждой из передач, затем переключаемся на следующую передачу и так далее. В случае с вариатором при разгоне двигатель остается на тех же оборотах, а вот передаточное число при этом постепенно меняется.
Ощущения при этом не передать словами. Вы выжимаете педаль газа, двигатель выходит на высокие обороты и остается на них на всем периоде ускорения, издавая сумасшедший визг. Но скорость разгона высока, и при переключении между передачами вы не тратите время.
Однако в отдельных случаях вариатор подстраивают таким образом, чтобы ускорение с ним больше походило на увеличение скорости с обычной коробкой передач и постепенным увеличением оборотов двигателя.
При попытке подняться в гору или замедлить машину, умный вариатор не оставит включенной высокую передачу, несмотря на то, что нажата педаль газа.
К тому же, на некоторых автомобилях можно выбрать режим с несколькими “виртуальными” передачами (с 6 или даже 8), устанавливаемыми электроникой.
Как видно, вариатор имеет массу преимуществ. Но не обошлось и без недостатков. Например, относительно небольшая, по современным меркам, “перевариваемая” мощность двигателя. По этой причине такими коробками передач оснащали автомобили малого класса. В наше время на мощные автомобили чаще всего устанавливают либо механические коробки передач, либо классические автоматы, либо полуавтоматические.
Прогресс не стоит на месте. Нельзя не вспомнить чемпионов. К примеру, вариатор Multitronic с клиновым ремнем (цепью) на Audi A4 2.0 TFSI без проблем совладать с потоком в 200 “лошадей”.
Но класс D — это далеко не все. Сейчас 200 лошадиных сил уже нельзя назвать такой большой величиной для автомобилей представительского и бизнес-класса, а тем более для внушительных размеров внедорожника. Но достижения самых современных вариаторов этим не ограничиваются.
Так, кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым двигателем V6 мощностью 234 л.с. оснащен клиноременным вариатором X-Tronic. Это одна из самых больших и тяжелых моделей, оснащенных вариатором. А что же ждет нас в будущем?
Вторым недостатком вариаторов является дорогостоящее техническое обслуживание и ремонт, а также необходимость использования особой трансмиссионной жидкости. Замена ремня на ременных вариаторах может потребоваться каждые 100-150 тысяч километров. В то же время масло для таких автомобилей стоит немного дороже, чем для автоматической коробки передач, зато его можно менять реже — примерно через 40-50 тысяч километров в зависимости от модели.
И все же вариаторы можно встретить все чаще на автомобилях различных классов, к тому же они все же дешевле хороших автоматических коробок передач классического типа.
Поскольку вариаторы имеют бесконечное количество передач, с их помощью двигатель работает в наиболее благоприятных режимах — если нам нужна максимальная мощность (при гонках на светофорах) или, наоборот, плавность хода и наименьший расход топлива (при спокойной езде).
Поэтому модели с вариаторами отличаются, при прочих равных условиях, высокой энергоэффективностью в сочетании с не менее достойной динамикой.
В последние годы автопроизводители стали задумываться об увеличении количества передач на автомобилях с классической автоматической коробкой передач. Новейшие модели уже оснащают 8 передачами (и это на легковушках). Это позволяет добиться одновременно и высокой динамики, и энергоэффективности. Скоро ли мы увидим автоматические коробки передач с десятью или даже двенадцатью передачами? Но вариаторы уже есть там, где обычные автоматические коробки передач с их переключаемыми планетарными передачами никогда не появятся. В конце концов, количество передач у вариатора не сосчитать.
Оригинальная статья на сайте ДРАЙВ: https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html
Как устроен вариатор — АВТОСВІТ
Авторство вариатора принадлежит гениальному Леонардо да Винчи, а инновационная конструкция датируется 1490 годом.
Но практически на 400 лет об этом изобретении забыли, и первые патенты были выданы лишь на заре XX века. Тогда с вариаторами экспериментировали многие, но отсутствие необходимой технологической основы для создания надежного агрегата заставило инженеров прекратить опыты. Лишь в 50-х годах голландец Хуб Ван Доорн, один из совладельцев компании DAF, создал трансмиссию с клиноременным вариатором, получившую название Variomatic, а первым в мире серийным автомобилем с вариатором стал компактный седан DAF 600. После продажи компании DAF шведскому концерну Volvo Ван Доорн основал компанию Van Doorne Transmissie, которая продолжает заниматься совершенствованием вариаторов. С 1995 года она входит в многонациональную семью концерна Bosch.
Автомат, да не тот
Что же представляет собой вариатор? Принцип работы этого устройства кардинальным образом отличается от любой другой КП тем, что у него нет фиксированных передач, а передаточное число изменяется плавно и незаметно для водителя.
Благодаря этому разгон автомобиля осуществляется без рывков при практически постоянных оборотах двигателя. Это не только повышает уровень ездового комфорта, но и положительно влияет на ресурс двигателя и трансмиссии в целом.
Два вала, четыре конуса
Вариаторы бывают нескольких типов: клиноременные, цепные и тороидальные. Наибольшее распространение получил первый из них. Именно такой вариатор использовал Ван Доорн на DAF 600. Принцип его работы прост, как все гениальное. На ведомом и ведущем валах на шлицах закреплены два шкива. Каждый шкив состоит из двух подвижных конусов, обращенных острыми концами друг к другу. Между ними натянут клиновидный ремень. Когда половинки ведущего шкива раздвигаются, а ведомого сдвигаются, ремень на первом из них смещается к центру вала, а на втором, наоборот, перемещается на внешнюю часть рабочей поверхности конусов шкива. Благодаря этому в несколько раз изменяется передаточное отношение, то есть за один оборот ведущего вала ведомый делает, например, два или три.
В движении
Характер движения автомобиля с вариатором отличается в первую очередь плавностью набора скорости и отсутствием рывков при изменении передаточного усилия. При этом мотор испытывает меньшие нагрузки и работает на пониженных оборотах, что позволяет экономить топливо и выбрасывать в атмосферу меньше вредных веществ. Электронные блоки управления вариаторами позволяют водителю выбирать «виртуальные» передачи, а режим переключения напоминает работу классического автомата или роботизированной КП с двумя сцеплениями.
Минусы
У любой, даже самой идеальной конструкции есть свои недостатки.
Второй недостаток — более высокие эксплуатационные расходы, обусловленные необходимостью использования специальной трансмиссионной жидкости. К тому же вариаторы имеют ограниченный ресурс ремня — порядка 100–150 тысяч километров пробега. Тем не менее технологии не стоят на месте, и на чаше весов достоинства вариатора пока значительно перевешивают его недостатки.
Підпишіться на наш Telegram-канал та Facebook або читайте нас в Google News, щоб нічого не пропустити.
Фазовый вариатор Ferrari 360 (также известный как вариатор фаз газораспределения) — Aldous Voice
Фазовый вариатор Ferrari 360 (также известный как вариатор фаз газораспределения)
Опубликовано автор: Aldous VoiceДвигатель Ferrari 360 имеет систему изменения фаз газораспределения, установленную на выпускном распределительном валу (фазы впускных клапанов фиксированы). Критическая часть этой системы называется «Вариатор фаз выхлопа» (деталь № 1
) и устанавливается между кулачковым шкивом и самим распределительным валом. Вот схема, показывающая положение вариатора на банке 5-8 (выделено желтым):
Вариатор предназначен для изменения времени открытия и закрытия выпускных клапанов относительно движения поршня вверх и вниз в цилиндре. На низких оборотах двигателя выпускные клапаны открываются непосредственно перед тем, как поршень заканчивает рабочий ход, и закрываются, когда он достигает конца такта выпуска. Когда выпускной клапан закрывается, впускной клапан открывается, готовясь к такту впуска. Это обеспечивает плавный холостой ход и обеспечивает оптимальный низкий крутящий момент.
При более высоких оборотах двигателя выпускные клапаны открываются немного позже, а значит, и закрываются позже (поскольку профиль распределительного вала фиксирован). Поскольку синхронизация впускного клапана также фиксирована, выпускной и впускной клапаны открыты одновременно в течение гораздо более длительного периода времени. Это позволяет выхлопным газам, которые устремляются вниз по коллектору, создавать вакуум в цилиндре, который всасывает топливно-воздушную смесь до того, как цилиндр начнет такт впуска. Такое расположение обеспечивает максимальную пиковую выходную мощность.
Вариатор управляется Motronic (ECU) и приводится в действие соленоидом (деталь № 195086), расположенным в головке блока цилиндров. Вот схема расположения соленоида (желтый) на ряду 1-4:
Работу вариатора можно проверить на диагностическом аппарате SD2. Функция выполняется при работающем двигателе — SD2 запрашивает изменение момента выпуска выхлопных газов и, чтобы убедиться, что это было выполнено должным образом, определяет изменение момента распредвала с помощью датчика фазы распредвала.
Этот датчик устанавливается через крышки распределительных валов и определяет вращение распределительных валов выпускных клапанов – см. схему ниже (показан ряд 5-8).
Возникла проблема с вариаторами, установленными на ранние автомобили. Та часть, которая крепится к распределительному валу, могла сломаться — это означало, что распределительный вал перестал вращаться относительно двигателя с катастрофическими последствиями. Вот несколько фотографий сломанных вариаторов.
Обратите внимание, что это не моя фотография, я взял ее отсюда: FerrariChat
Обратите внимание, что это не моя фотография, я взял ее отсюда: FerrariChat
Ferrari признала, что это проблема, и обновила деталь. Вот диаграмма, показывающая, как они изменили дизайн детали, которая крепится к распределительному валу:
Ferrari также начала кампанию по замене старых вариаторов на новый дизайн. Затронутые автомобили — это автомобили с VIN ниже 123399, то есть: если ваш VIN выше 123399, то ваш двигатель был бы оснащен более новой конструкцией на заводе.
Есть несколько способов узнать, участвовал ли ваш автомобиль в кампании. Во-первых, спросите Ferrari — ваш местный дилер должен иметь возможность найти VIN в системе (MODIS) и убедиться, что это было сделано.
Еще один способ узнать это — посмотреть на головку блока цилиндров. В рамках акции на голове должны быть выбиты буквы «ВД». Вот фото штамповки крупным планом:
А вот фото, показывающее расположение этой части головки в моторном отсеке (штамп должен быть с двух сторон):
Другой способ определить вариатор обновлен, стоит посмотреть на конец, который крепится к шкиву ремня ГРМ — на более новых версиях на них нарисована зеленая точка. Однако для большинства людей это будет непрактично, так как он будет скрыт за крышками и шкивами ремня безопасности.
Поскольку прошло почти десять лет с тех пор, как Ferrari признала эту проблему с вариаторами, на подавляющее большинство автомобилей были установлены обновленные детали.
В маловероятном случае, если в вашем автомобиле их нет, я бы посоветовал вам подумать об их замене.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Искать:
Лучшее обслуживание вариатора распределительного вала для вашего Porsche в Таузенд-Оукс
Баварские специалисты по перформансу, 19 октября 2022 г.
Вы заплатили кругленькую сумму за свой роскошный автомобиль и ожидаете, что он превзойдет все остальные. Одной из деталей, позволяющих это сделать, является вариатор распределительного вала . Вариатор распределительного вала в вашем Porsche играет решающую роль в мощности и производительности вашего автомобиля. Если он выходит из строя, вам необходимо как можно скорее отремонтировать его, чтобы снова насладиться плавной ездой
В этой статье мы поговорим о том, что такое вариатор распредвала, зачем он нужен, предупреждающие признаки поломки и к кому обращаться в сервис, когда нужен ремонт.
Что такое вариатор распределительного вала?
Вариатор распределительного вала (или CV для краткости) является частью системы изменения фаз газораспределения (VVT) . Эта система работает с двигателем внутреннего сгорания вашего Porsche, чтобы увеличить вашу мощность, когда вам это нужно, и при этом обеспечить бесперебойную работу при более низких уровнях мощности. Сам вариатор управляет синхронизация клапанов, чтобы они могли открываться и закрываться, когда это необходимо, чтобы подавать воздух и топливо в двигатель, когда это необходимо.
Почему важен вариатор распределительного вала?
Вариатор открывает и закрывает клапаны, необходимые для регулировки мощности, необходимой вам во время движения. Без него воздушно-топливной или масляной смеси нужно увеличивать скорость. Энергия полностью остановится или будет продолжаться вечно, не имея возможности закрыться. Другими словами, ваша поездка будет намного грубее , и производительность, к которой вы привыкли, пострадает.
Еще одна цель резюме — уменьшить вредные выбросы транспортных средств. Выход из строя вариатора распределительного вала наносит ущерб как окружающей среде, так и вашему Porsche.
Предупреждающие признаки отказа вариатора распределительного вала
Если ваш CV начинает выходить из строя, вы можете заметить любую из следующих вещей:
- Двигатель будет работать неравномерно на холостом ходу. Синхронизация системы VVT должна действительно активироваться только при более высоких оборотах . Если ГРМ сбит из-за неисправности с вариатором распредвала, ваш двигатель будет холостой грубый . Это со временем приведет к поломке других частей вашего Porsche и вызовет еще много проблем, поэтому вы должны обратиться к кому-нибудь как можно скорее.
- Ваш расход топлива снизится. Вариатор распределительного вала и система VVT открывают и закрывают распределительные клапаны в нужное время, чтобы максимизировать вашу производительность и уменьшить количество используемого для этого топлива.
Если вы заметили, что вам нужно заправить свой Porsche, он заправляется больше, чем обычно, это может быть вашей проблемой. Газ стоит дорого здесь, в Калифорнии, поэтому вам нужно решить проблему до того, как она опустошит ваш кошелек. - Моторное масло заполнено мусором . Когда это происходит, другие части CV и система изменения фаз газораспределения не могут работать должным образом, потому что все становится липким и засоряющимся . Вся система полностью перестанет функционировать.
- Загорится индикатор Check Engine. Это может произойти по нескольким причинам, но выход из строя вариатора распредвала – одна из них. Это ваше первое предупреждение о том, что что-то не так. Не игнорируйте это.
Если вы заметили, что вам нужно заправить свой Porsche, он заправляется больше, чем обычно, это может быть вашей проблемой. Газ стоит дорого здесь, в Калифорнии, поэтому вам нужно решить проблему до того, как она опустошит ваш кошелек.Обслуживание вариатора распределительного вала
Ваш Porsche заслуживает самого высокого качества обслуживания. Стандартный механик может быть не в состоянии сделать то, что нужно сделать с первого раза.