Какая коробка лучше — механика или автомат?
Хотя оба этих типа трансмиссий помнят еще зарю автомобилестроения, вынесенный в заголовок вопрос по-прежнему актуален. На самом деле четкий ответ на него дать невозможно – достаточно знать особенности каждой конструкции, чтобы уже для самого себя соотнести плюсы и минусы. Естественно, мы не касаемся экстремальных применений автомобилей: скажем, увидеть драгстер класса Top Fuel без двухступенчатого автомата или джиперскую «котлету» не на механике вряд ли получится, но здесь и весь автомобиль строится под конкретную цель.
Механические трансмиссии: плюсы и минусы
Исторически это наиболее старый тип трансмиссии вообще, многоступенчатые редукторы были изобретены еще до появления автомобилей как таковых. Пройдя определенную эволюцию и отсеяв все нежизнеспособные идеи, классическая компоновка механической КПП неизменна уже несколько десятков лет.
Основа МКПП – это два вала с шестернями на них: первичный, связанный с двигателем через муфту сцепления или, как экзотический вариант, через гидротрансформатор (о них самих ниже), и вторичный, связанный с дифференциалом или карданным валом в зависимости от выбранного привода. Принципиальная разница между валами в том, что на первичном валу все шестерни закреплены жестко, а на вторичном вращаются свободно. При выборе определенной передачи одна из шестерней соединяется с муфтой, которая жестко связана со вторичным валом, остальные продолжают свободное вращение.
Из-за удобства как минимум все передние скорости на легковых автомобилях обязательно имеют синхронизаторы, но именно они являются одним из самых слабых мест МКПП. Недаром на тяжелых американских грузовиках, где только паспортный ресурс трансмиссии составляет миллион миль, синхронизаторов в механических коробках нет: они неизбежно изнашиваются, делая включение передач все более жестким.
Видео:5 вещей которые НИКОГДА нельзя делать с Механической коробкой передач!
Но и достоинства МКПП очевидны:
Автоматические трансмиссии
Гидромеханика
Говоря «автоматическая коробка», мы обычно подразумеваем гидромеханическую планетарную трансмиссию – старейший тип автомобильных «автоматов» родом еще из 30-х годов. В основе подобных трансмиссий лежит свойство планетарного редуктора изменять свое передаточное число при притормаживании одного из его элементов (солнечной шестерни, блока сателлитов или ведомой шестерни). Поскольку все шестерни при этом остаются в постоянном зацеплении, передаточное число меняется мягко и без ударов – именно поэтому автоматические коробки начали активно развиваться в те времена, когда «механика» не имела синхронизаторов и требовала немалого умения в обращении с «кочергой» переключения передач и сцеплением.
Из принципа работы планетарного редуктора понятно, что у него можно получить лишь три передаточных отношения – недаром все «автоматы» очень долго были именно трехступенчатыми. В реальности же передаточное число на каждой скорости у автомобилей менялось сильнее. Как так? Дело в том, что для связи коробки с двигателем без муфты сцепления использовался гидротрансформатор – устройство из двух колес (нагнетающего и турбинного), закрытых в объеме масла. Такой механизм позволяет турбинному колесу вращаться со скоростью меньшей, чем скорость нагнетающего, то есть фактически обороты варьировались еще перед трехступенчатым редуктором.
Видео: Автомат или механика. Что лучше, плюсы и минусы. Просто о сложном
Выборочное притормаживание и соединение с выходным валом КПП того или иного узла планетарной передачи выполняют набор фрикционов и тормозных лент – в старых АКПП они управлялись чисто механически, сейчас давление масла в приводах распределяют клапана, управляемые своим контроллером. Но суть гидромеханической трансмиссии, хоть и получающей сейчас до 8 ступеней, остается прежней: увы, высоких потерь в гидротрансформаторе не избежать, и расход топлива с такой коробкой будет выше, чем с механикой.
Сам механизм весьма требователен к качеству и количеству масла – даже отклонение вязкости уже способно нарушить работу управляющих механизмов, вызвав знакомые многим «толчки» и «задумчивость». Это не означает ненадежности АКПП: при должном уходе они способны продемонстрировать огромный ресурс. Зато удобство такой коробки очевидно, особенно в городских пробках, а введение дополнительных ступеней и принудительная блокировка гидротрансформатора позволяет приблизить их КПД к «механике». Явное противопоказание для гидромеханических автоматов – это жесткая эксплуатация (агрессивная езда, офф-роуд) – если перегрев или постоянная езда враскачку (вперед-назад без паузы между включениями) для МКПП не страшны, то «автомату» в таких условиях придется готовится к ускоренной замене фрикционов и тормозных лент.
Роботизированные коробки
Попытки автоматизировать переключение передач на МКПП предпринимались давно, но все они упирались в один подводный камень: если фрикционами и лентами АКПП могли управлять маломощные и медленные гидроприводы, то МКПП нужны были привода с высоким быстродействием. Поэтому фактически работоспособные конструкции появились на рынке только в 90-е годы, и по сути своей они представляли собой обычную «механику», где муфтами переключения передач и приводом сцепления управляли мощные электромагниты.
Увы, именно эти «роботы» и испортили репутацию идеи: «задумчивость» и удары при переключении передач у них только прогрессировали со временем, так как механизм выжима сцепления не мог адекватно адаптироваться к износу его дисков. К этому добавлялись регулярные проблемы с самими соленоидами.
Как-то исправить ситуацию смогли только преселективные коробки DSG – в них выбор следующей передачи происходил до отключения текущей, и одновременно срабатывали два фрикциона: первый разрывал крутящий момент текущей передачи, второй подключал следующую. По комфорту и быстродействию такие коробки уже смогли сравниться с «механикой», но по сложности уже догнали гидромеханические автоматы. Проблемы же с надежностью остались бичом «роботов» и по сей день.
Видео: Вариатор или автомат. Что лучше, что надежнее. Просто о сложном
Вариаторные трансмиссии
Этот тип трансмиссии стал особенно популярен в Японии, и неудивительно: вариатор, непрерывно изменяя передаточное число, позволяет даже от малокубатурного двигателя добиться неплохой динамики – если на МКПП водитель перед каждым переключением сбрасывает газ, то вариатор в его классическом прочтении позволяет менять передаточное число, оставляя двигатель непрерывно работать на оборотах максимального крутящего момента.
Но главная проблема вариаторных коробок (обычно обозначаемых CVT) – это ненадежность основного их элемента: ремень, набранный из множества тонких пластин, при разрушении утаскивает за собой и шкивы вариатора как минимум, фактически приводя коробку в полную негодность. А поводом для разрушения может стать хоть недостаток масла, хоть длительная пробуксовка в грязи – несмотря на значительные усовершенствования за последние годы, вариаторы по-прежнему остаются наиболее капризным типом автоматической трансмиссии, а для передачи большого крутящего момента традиционно используются проверенные десятилетиями и отточенные «гидроавтоматы» (и в последние годы – «роботы» DSG).
Робот, вариатор, механика или автомат? Какая коробка лучше и почему
Рассказываем про плюсы и минусы трансмиссий современных автомобилей – какая коробка передач наиболее удобная и надежная в повседневной эксплуатации
Механика в перечне современных коробок стоит особняком. Думается, что ее дни сочтены — она останется либо на совсем уж бюджетных машинах, либо, напротив… на очень дорогих! Так сказать, для куража — мол, мы настоящие спортсмены. Однако же для начала перечислим основные плюсы и минусы механических коробок передач.
Начнем с плюсов — перечисляем. Простая конструкция, дешевый ремонт, солидный ресурс, простота пуска мотора при севшей АКБ, отсутствие проблем с буксировкой машины, наличие шансов самостоятельно выбраться из грязи в раскачку… Кроме того, многие водители даже сегодня искренно говорят, что желают самостоятельно управлять автомобилем, а не доверяться каким-то автоматам. Что ж, им виднее.
Теперь займемся минусами. На первом месте, конечно же, неопытные водители, для которых три педали под ногами — это перебор. Тронуться с места, тем более — в гору: мучение! На светофорах такие автомобили часто откатываются назад: малоопытные водители этого не замечают. В пробках необходимость постоянно что-то переключать способна довести кого угодно.
Как бы там ни было, проще и надежнее механики сегодня ничего нет. Но пора переходить к автоматам. Начнем с роботов.
Такие коробки можно встретить, например, на «Весте» или «Иксрее». Честно говоря, это — недоделанный автомат, в основе которого все та же механика. Однако считается, что ресурс сцепления у такой коробки выше. Из плюсов отметим надежность и простоту ремонта. Главный из минусов, на мой взгляд, это возможность убогого откатывания назад, как на механике. Кроме того, таким коробкам свойственны замедленная реакция, рывки при срабатывании, а также аварийные отключения при подъемах вследствие перегрева.
Роботы с двум сцеплениями
Такие можно встретить на «Фольксах», «Шкодах», «Фордах», «Мини» и т. п. Изюминка состоит в том, что за последующие передачи отвечают разные диски сцепления и первичные валы, а потому следующая передача практически всегда готова к подключению — на это уходят миллисекунды. Отсюда и плюсы: почти мгновенные переключения, экономичность, хорошая динамика. Из минусов — пониженная надежность, повышенная цена.
Вариаторы
По замыслу такие коробки можно считать идеальными: лучше могут быть только электромобили. Никаких привычных переключений нет вообще: конусообразные диски образуют некое подобие шкивов с переменными диаметрами. Назад машины с вариаторами не откатываются. На практике все упирается в надежность конструкции.
Клиноременные вариаторы (Mitsubishi Outlander, Nissan Qashqai) — это самый распространенный сегодня тип таких коробок. Наличие гидротрансформатора обеспечивает плавное начало движения. Такие коробки проще и дешевле привычной гидромеханики. Примерный ресурс ремня — 150 тыс. км.
Клиноцепные вариаторы (Audi А6, Subaru Forester) вместо ремня используют цепь. Из недостатков отмечают ограничения в передаче крутящего момента.
Из казусов вариаторов отметим… виртуальные ступени — явный шаг назад! Однако считается, что такие коробки больше нравятся водителям.
Гидромеханика
Отработанную десятилетиями конструкцию можно встретить где угодно. Чисто ступеней все время увеличивается: больше — лучше! Из достоинств отмечаем доведенную схемотехнику и возможность передачи солидных крутящих моментов. Недостатки? Уступают по кпд и плавности переключений вариаторам!
Выводы
Я голосую за гидромеханику: у нее, в общем-то, нет недостатков. Конечно, хотелось бы, чтобы число ступеней было не менее шести. В первую очередь это касается мощных автомобилей. Вариатор хорош для малых и средних автомобилей. Что касается роботов, то ничего одобряющего в их адрес говорить не хочется. Отметим разве что коробки с двумя сцеплениями — да и то при условии, что использовать машину вы собираетесь ограниченное время, не выше гарантийного срока.
Кризис гидромеханики: почему новые АКПП столь же ненадежны, как «роботы» и вариаторы
Еще недавно проблемы преселективных коробок DSG были у всех на слуху, и альтернативная гидромеханическая коробка передач на машинах VW и Skoda многими рассматривалась как реальное решение проблемы. Но прошло четыре-пять лет, и вот уже в США бьют тревогу. Новые автоматические коробки передач о 8 и 9 ступенях по ресурсу оказались неровня свои предкам, хотя и шестиступки имели ресурс далеко не выдающийся. А учитывая высокую сложность гидромеханических АКПП, их ремонт куда дороже, чем ремонт «роботов», и значит, все владельцы машин с «автоматами» оказались в одной лодке.
Более того, отчет Consumer Report говорит и о том, что даже обладатели машин с вариаторами не избежали проблем, хотя там конструкция вроде бы сильно не менялась. Но стремление получить максимальный динамический диапазон и облегчить при этом конструкцию подорвало и их позиции.
Похоже, цель выжать последние соки из классических конструкций, вкладываясь только в маркетинг, на фоне новых инициатив псевдоэкологического лобби приводит нас не в светлое будущее, а в тупик. Но если проблема настолько очевидна, то почему все равно локомотив индустрии движется в этом направлении?
Больше ступеней – больше проблем
Казалось бы, пятиступенчатая АКПП обеспечивает минимальный расход топлива и динамику на уровне механических коробок… Но вот уже сделали шестиступки – уж эти-то точно максимально экономичны? Дальше любые усилия по улучшению наталкиваются на тот простой факт, что водитель не совершенен. Он все равно израсходует больше топлива только потому, что решит погоняться, не увидит вовремя красный сигнал светофора, превысит скорость, будет прогреваться слишком мало или слишком долго, попадет в пробку… Если шесть ступеней в сравнении с пятиступенчатой дают максимум 5-10% уменьшения расхода топлива, то добавление двух-трех ступеней приводит к еще меньшему результату.
До какого-то момента можно оправдать небольшое усложнение коробки, пока «лишние» передачи даются легко, но ведь последнее поколение «классических» АКПП по сути отличается от классических четырехступок как небо и земля. Начиная с шестиступенчатых коробок, гидротрансформатор вовсе не является основной частью коробки – он лишь один ее набор фрикционов, только умеющий немного размыкаться.
По большей части именно как ГДТ он не работает – даже при очень плавном разгоне накладки блокируются частично, а чуть нажми педаль газа и заблокируются почти полностью. Фактически он превратился в расходник, только вот почему-то все еще включен в общую гидравлическую схему АКПП и стоит вовсе не как набор фрикционов, а как полновесная деталь.
Количество планетарных рядов выросло уже вдвое, блок гидравлики теперь стал сложнее на два порядка, соленоиды – не просто клапаны, они теперь отвечают за плавное изменение давления, постоянно меняя проходное сечение каналов. В четырехступке при старте было так: пара соленоидов срабатывала, потом срабатывала другая пара, потом еще один отключался, и вот уже машина едет. За все это время клапаны переключились один раз, и износ фрикционов в АКПП был только в краткие моменты переключений.
В современной восьмиступенчатой коробке все происходит куда сложнее. При старте включается несколько соленоидов, отвечающих за включение первой или второй передачи. Далее соленоид блокировки сначала разблокирует ГТД, а потом сразу начинает регулировать степень проскальзывания блокировки, ради плавного переключения фрикционы передач смыкаются с «перекрытием», а их пробуксовка в этот момент регулируется линейными соленоидами.
Таким образом, при каждом переключении происходит больше действий и сильнее износ. Самих переключений с передачи на передачу тоже больше, потому что в городском режиме задействовано не две-три передачи, как на старых 4-АКПП, а уже все пять. Нетрудно догадаться, что даже если в конструкции коробки заложен значительный ресурс, исчерпается он довольно быстро.
Так в чем же смысл?
Производитель автомашины получает столь нужные ему плавность и престиж. Да-да, покупатели все еще ведутся на циферки – маркетологи не зря жуют свой хлеб, эта вредная профессия нас всех приведет к апокалипсису под бой барабанов. И конечно же, производитель получает несколько процентов экономии расхода топлива в нереалистичном ездовом цикле, который заботливо поддерживается гениальными «экологами» как мерило вредности машины для окружающей среды.
Объяснить мотивы производителя АКПП в этой порочной карусели, на первый взгляд, сложнее, ведь за гарантию отвечает именно он. Но у него тоже есть веские основания. Во-первых, на него давит производитель машины, чтобы получить свое. Во-вторых, если задержать в производстве что-то удачное и простое, оно подешевеет – придется урезать расходы на исследования и разработку.
До кучи идею скопируют где-нибудь в Китае, и норма прибыли сразу упадет. Одними лицензиями на агрегат не прокормиться, а трудолюбиво улучшать свой агрегат сложно. Это нужно снова заниматься тем, от чего отказались уже «прогрессивные» отделы разработки – натурными испытаниями.
В свою очередь, для разработки чего-то нового нужно только программное обеспечение, эквилибристика ума у некоторого числа инженеров и способность произвести нового многоступенчатого монстра. К тому же чем больше ступеней у коробки передач, тем проще сделать ее легче, теоретически снижаются пульсации момента при переключениях и можно вывесить на сайт очередной манифест из серии «мы сделали это, мы снова лучшие».
Сложилась парадоксальная ситуация: в попытках заставить производителей машин отказаться от собственных наработок по части трансмиссий, в частности от дальнейшего прогресса DSG, коробочные «монстры» сделали свои АКПП более интересными с ездовой точки зрения, но по части надежности провалились вниз с треском. И начинают проигрывать «непрофессионалам» «коробочного бизнеса».
Похоже, недалек тот момент, когда уже потребитель будет воротить нос от «классики», предпочитая более простую в ремонте роботизированную трансмиссию, а не гидромеханические заморочки. Тем более что с глобальными проблемами самого зловредного преселектива DSG-7, похоже, разобрались после очередной модернизации.
Фактически история сделала круг, ведь все помнят, как боялись коробок-автоматов еще лет пятнадцать назад, и лишь очень удачные серии четырех- и пятиступок позволили побороть этот страх и обеспечить основные продажи именно автоматизированным машинам. Впрочем, я вполне осознаю, что уровень подготовки водителей на данный момент таков, что большая часть просто не сможет отказаться от «автоматов», а значит, будет спрос на любые поделки, которые будут предложены.
Не стоит, впрочем, думать, что любой «робот» окажется проще и надежнее. Великолепная на бумаге коробка Honda, совместившая преселективный робот и ГДТ, оказалась в числе наиболее проблемных трансмиссий в США по данным того же Consumer Reports.
И кстати, не все шестиступки «одинаково полезны». Тот, кто читает мои обзоры машин на вторичном рынке, знает, что шестиступенчатые АКПП ZF имеют ряд проблем с давлением и вибрациями и значительно менее надежны, чем их же пятиступенчатые предки. Но в сравнении с ними новое поколение коробок совместной разработки GM/Ford оказалось еще хуже. И только выпуск новых, еще менее удачных трансмиссий не позволяет признать их действительно неудачными. Ведь все познается в сравнении…
Что дальше?
Автоматы, классические и не очень, стали очень сложными – недаром почти все разработки в этой области отданы на откуп паре специализированных фирм их Европы и Японии, а остальные плетутся в арьергарде прогресса, пытаясь скопировать удачные решения и повторяя те же ошибки.
Некоторые попутно пытаются сделать что-то совсем «свое» на базе «робота» или вариатора, с переменным успехом, но порой совершая маленькие революции. Но боюсь, что скоро все закончится. Мы не дождемся двадцатиступенчатых АКПП и двадцатишестиступенчатых «роботов». Победное шествие гибридов явно намекает на то, что скоро ДВС останется на машинах лишь в виде расширителя дистанции, а основную работу будут делать электромоторы и батареи.
Это значит, что отпадет и нужда в сложных трансмиссиях – в крайнем случае будет работать электропередача, которая имеет практически идеальные характеристики, а по массе с учетом необходимости электромотора окажется в выигрыше. Нельзя сказать, что современные электромоторы отличаются особой простотой, но они проще любых сложных гидромеханических устройств на пару порядков и ресурс имеют очень большой, ограниченный лишь сроком службы подшипников и иногда щеточного узла.
И чем сложнее и ненадежнее будет ДВС и АКПП, тем быстрее это будущее наступит, тем больше его будут приветствовать. И порой мне кажется, что все эти проблемы с надежностью агрегатов, усложнение и прочее – это лишь очередная маркетинговая уловка, которая поможет электромобилям и гибридам закрепиться как основному виду транспорта.
И еще немного теории заговора
выпускающий редактор Kolesa.ru
Раз уж автор закончил статью на конспирологической ноте, позволю себе еще тезис на эту тему. Пытливый читатель наверняка заметил, что в статье мы подозрительно позитивно описали работу DSG-7. А не является ли продавец этих коробок заказчиком статьи? Или, может быть, ее заказали производители механических коробок, о которых в статье вовсе ничего не сказано? Позволим же этому вопросу остаться риторическим.
Гидромеханический автомат
С появлением роботизированных коробок передач с двумя сцеплениями начало казаться, что дни гидромеханической АКПП сочтены — более простые, дешевые и эффективные «роботы» должны были вытеснить классический автомат. Но время шло, а автоматы никуда не исчезали – напротив, за последние годы они стали гораздо совершеннее.
Основа гидромеханического автомата (впрочем, слегка пошатнувшаяся в последнее время, о чем чуть ниже) – это гидротрансформатор. Аналогично сцеплению в механической трансмиссии роль гидротрансформатора – передача крутящего момента от двигателя к коробке передач с возможностью проскальзывания, дабы автомобиль мог плавно тронуться с места. Однако на этом сходство с фрикционным сцеплением заканчивается – внутри гидротрансформатор устроен совсем иначе.
Принцип его работы легко проиллюстрировать на следующем примере. Представим два вентилятора, установленные друг напротив друга. Если мы включаем один из них, то создаваемый им воздушный поток приводит в движения и второй вентилятор. Эта же идея реализована в гидротрансформаторе. В нем есть насосное колесо, вращаемое двигателем и создающее поток масла, и турбинное, связанное с валом коробки и воспринимающее давление потока. Разница с вентиляторами лишь в том, что насосное колесо осуществляет забор масла не с обратной стороны, а с передней центральной части, то есть является центробежным насосом. Отброшенное им вперед по внешнему контуру масло попадает на лопатки турбинного колеса, перенаправляется к центру и возвращается обратно. То есть циркуляция жидкости происходит фактически в замкнутом объеме между двух колес, что позволяет максимально их сблизить, уменьшив рассеяние потока и увеличив эффективность передачи крутящего момента.
Но самые интересные свойства гидротрансформатора связаны с наличием третьего колеса – реактора. Служит оно для воздействия на возвращающийся к насосному колесу поток и, соответственно, располагается в середине гидротрансформатора. Закреплено оно неподвижно, а потому попадающий на его лопатки поток создает направленную в обратную сторону силу реакции, которая дополнительно подкручивает турбинное колесо. Получается, что гидротрансформатор увеличивает крутящий момент на выходе! И чем больше разница в скорости вращения турбинного и насосного колеса, тем больше эта сила реакции потока, и тем значительнее увеличивается момент – в пределе он может умножаться в три раза. То, что нужно для уверенного старта с места, когда двигатель работает на оборотах холостого хода, а вал трансмиссии неподвижен.
Эти свойства гидротрансформатора – увеличивать крутящий момент и допускать долгое проскальзывание – вообще говоря, позволяют и вовсе обойтись без коробки передач. Например, BMW 750i 1986-го модельного года спокойно трогался с третьей передачи и на ней же достигал 250 км/ч! Но, конечно, такое под силу лишь избранным, да и то ценой ухудшения динамики и расхода топлива. Всем же остальным обойтись без механизма переключения трудновато.
В гидромеханическом автомате для изменения передаточного числа используются планетарные передачи. Это принципиально отличает его от механической трансмиссии с параллельными валами. В чем же преимущества такой конструкции? С планетарной передачей проще организовать автоматическую смену скоростей – для этого нужно лишь замыкать между собой отдельные её шестерни. Гораздо компактнее и сама передача – теоретически эта сборка из всего лишь пяти шестерен позволяет реализовать пять скоростей: 4 передних и 1 заднюю. И хотя на практике, вследствие конструктивных ограничений, приходится применять большее количество планетарный рядов, тем не менее, этот узел все равно остается очень небольшим.
Как он работает? В планетарной передаче есть три элемента: первый – центральная солнечная шестерня; второй — вращающиеся вокруг неё сателлиты – шестерни, чьи оси жестко связаны друг с другом; и третий — большое эпициклическое зубчатое колесо, обхватывающее сателлиты. Соответственно, процесс переключения здесь осуществляется установлением жесткой связи между двумя элементами из этой тройки или их блокировкой на корпус. Например, жесткое соединение солнечной шестерни и осей сателлитов дает прямую передачу – эпицикл уже не может проворовываться относительно них, и вся планетарная передача вращается как единое целое. Если же затормозить на корпус коробки оси сателлитов, то солнечная и эпициклическая шестерни начнут вращаться в разные сторону – получаем заднюю передач. И так далее.
Все эти торможения и блокировки осуществляются с помощью фрикционов и тормозных лент, а управляет ими сложная гидросистема, включающая в себя множество каналов, клапанов, гидроаккумуляторов и, конечно, насос, создающий давление масла. Эта гидравлика первоначально и реализовывала всю управляющую логику, причем опираясь всего на два параметра: нагрузку на двигатель и скорость автомобиля.
С распространением электроники в конце 80-ых годов автомат стал точнее оценивать условия движения. Например, он уже не будет нагружать слишком ранними переключениями еще непрогретый двигатель, а при смене передач учтет температуру собственного масла, то есть сделает поправку на его вязкость. Это особенно важно для обеспечения плавности переключения. Дело в том, что избежать провалов тяги позволяет так называемое перекрытие передач: включение следующей скорости, еще до выключения текущей передачи. Такой процесс требует точности: слишком малое перекрытие ведет к провалу тяги, а слишком большое – и вовсе резко затормозит автомобиль. Разумеется, электроника тут позволяет гораздо аккуратнее выдерживать необходимые моменты переключений. Увеличивает она и ресурс трансмиссии, корректируя работу в зависимости от степени износа. Но главное – она помогает улучшить экономичность.
Изначально гидромеханический автомат – далеко не самый эффективный способ передачи крутящего момента. Основные потери в нем связаны с гидротрансформатором – даже в установившемся режиме движения насосное и турбинное колесо проскальзывают относительно друг друга.Тратится энергия и на удерживание фрикционов и тормозных лент – масленый насос поддерживает давление в десятки атмосфер. В результате КПД автомата не превышает 85%, в то время как КПД механической коробки близок к 98%!
Чтобы улучшить этот показатель стали применять блокировку гидротрансформатора – на повышенной передаче, при достижении определенной скорости, встроенный фрикцион, похожий на обычное сцепление, жестко связывает турбинное и насосное колесо. Кстати, этот момент легко отследить по тахометру – обороты мотора слегка падают, будто включилась еще одна передача. В таком режиме КПД уже поднимается до 94%.
С развитием электронного управления блокировка гидротрансформатора стала производиться на всех передачах – фрикцион разжат лишь в момент старта и переключения скорости. При этом, правда, иногда страдает плавность переключений. Как показывает опыт наших замеров, многие современные автоматы уступают в этом плане старым моделям. Особенно это заметно на 6-ступенчатых моделях ZF – на их графике продольного ускорения отчетливо видно, как за одним провалом тяги в момент переключения следует второй рывок, вызванный уже блокировкой гидротрансформатора.
Некоторые пошли еще дальше. Инженеры Mercedes и вовсе отказались от гидротрансформатора – вместо него они стали применять сцепление. Правда, не сухое, как в механических трансмиссиях, а мокрое, выдерживающее более длительную пробуксовку. Замыкается оно в момент старта, и, соответственно, все переключения передач происходят при наличии жесткой связи коробки с двигателем. Это существенно поднимает требования к синхронизации процессов включения-выключения скоростей, но КПД возрастает до 97%, то есть сравнивается с показателями роботизированных механических коробок. Постоянное жесткое соединение с валом мотора означает и более линейные отклики на педаль газа, что востребовано в мощных спортивных моделях AMG.
Последняя же тенденция, которую уже нельзя не заметить – это рост числа передач. В середине прошлого десятилетия, когда появились 7-скоростные «роботы» с двумя сцеплениями, гидромеханический автомат явно отставал – 6-ступенчатые модели только начинали появляться. Но затем быстро последовали семи-, восьми скоростные, на подходе уже и 10-скоростные коробки. Разумеется, столь сложные агрегаты уже не отличаются надежностью и ресурсом – детали приходится сильно уменьшать в размерах, но зато по экономичности и разгонной динамике они обыгрывают механическую трансмиссию. Уступая последним в КПД, многоскоростные автоматы позволяют точнее удерживать мотор в оптимальном диапазоне оборотов, что и определяет, в конечном счете, динамические свойства автомобиля.
Многоступенчатость позволяет без ущерба для плавности ускорить и процесс смены передач, ведь перепад оборотов двигателя становится меньше. Впрочем, и раньше у автоматов не было проблем с быстродействием: например, 4-скоростная коробка ZF, устанавливаемая на BMW конца 80-ых годов, перещелкивала передачи за 0,3 с – среди протестированных нами автомобилей подобным быстродействием обладал только «робот» Porsche 911! Обычные же преселективные трансмиссии работают примерно в два раза медленнее.
Таким образом, у современного автомата практически нет слабых мест. Сохранив свои главные качества – плавность переключений и способность долгое время работать в режиме пробуксовки при движении на малых скоростях, он стал гораздо эффективнее и интеллектуальнее. Правда, пока все эти достижения доступны лишь на дорогих автомобилях – сложные, многоступенчатые автоматы, разумеется, и стоят немало, а потому сегмент недорогих моделей все-таки постепенно переходит на роботизированные коробки – в условиях борьбы за экономичность старые 4-, 5-скоростные автоматы уступают позиции. Но это лишь локальное поражение – в будущем гидромеханических коробок сомневаться не приходится.