За что отвечают соленоиды в АКПП

Соленоид в АКПП это электромеханический кран-регулятор в АКПП, который в ответ на электроимпульс компьютера открывает или закрывает канал в гидроплите для управления потоками гидравлической жидкости.

Соленоиды управляют гидравлическими переключениями режимов работы современных АКПП, вариаторов и ДСГ. (Исключениями являются электрический Степ-мотор JF011 и Электроприводы некоторых ДСГ с сухим сцеплением)

Соленоиды пришли на смену Говернору — примитивному механико-гидравлическому клапану, переключавшему скорости в гидравлически управляемых трансмиссиях, типа того, что в унитазе открывает и закрывает воду для заполнения смывного бака.

Конструкция соленоидов использует школьный опыт с магнитным стержнем внутри медной обмотки, по которой пропускается постоянный ток.

Магнитное поле обмотки толкает намагниченный стержень в одну сторону, а при перемене направления тока — движение сердечника внутри катушки меняется на обратное. Но в соленоидах АКПП противоположное движение сердечника обеспечивается не изменением направления тока, а возвратной пружиной (на картинке слева).

Где находятся соленоиды в АКПП

Соленоид (электроклапан) как ему и положено стоит в гидравлической клапанной плите или, как ее называют мастера — в гидроблоке.

Соленоид вставлен в канал гидроблока, крепится болтом (или прижимной пластиной) а с другого конца через штекер электропроводки (шлейф) подсоединяется к  электронному блоку управления АКПП (слева ниже).

Штекер и шлейф-проводка, кстати, во многих автоматах довольно часто являются причиной неисправной работы соленоидов и являются такими же расходниками, как и сам соленоид.

В некоторых коробках гидроблок и крышка поддона находятся не снизу коробки, а — сбоку.

Соленоид соединяет гидравлическую систему коробки с электрической системой. И часто в этой цепочке именно в соленоидах компьютер находит ошибку.

Конструкция

On-Off Соленоиды.

Первые соленоиды для американских АКПП стали массово использоваться с 80-х годов и выглядели именно как соленоид, то есть: катушка с медной обмоткой. (слева вскрытый блок электроклапанов от Крайслера, до сих пор устанавливаемый на джипы и пикапы.)

Их функцией было — толкать стержень-плунжер в гидроплите, открывающий (или закрывающий) канал, по которым насос гонит масло в систему. Когда ток не подается на обмотку катушки, пружина возвращает стержень обратно. Такой соленоид имеет два положения: «Закрыт» и «Открыт». Так называемый: «on-off соленоид»,соленоид-клапан.

В таких системах встречались проблемы или обрыва обмотки, ломалась возвращающая пружина. И ремонт старых соленоидов обычно заключался в перемотке оборванных или сгоревших проводов, пропайке, чистке или замене ослабевших пружин.

Справа —  следующее поколение соленоида- электроклапана. (4T65E Вольво —№206421B до 2006-го года устанавливался на европейские Вольво S80 и ХС90 и до сих пор устанавливается на множество американских представительских машин — Бьюик, Олдсмобил, Понтиак, Шевроле.)

Этот соленоид — конструктивно более сложный. Это не просто катушка с сердечником, у него уже имеется канал для масла (из белого пластика) с двумя выходами и металлический шариковый клапан, открывающий или закрывающий этот канал.

Такой соленоид сам уже является гидравлическим клапаном. Гидравлика и электрика в одном приборе. Этот тип соленоидов стали называть «электромагнитный клапан». Его уже гораздо легче менять, отсоединив от гидравлической системы, в которой он держит давление за счет резиновых колец-прокладок и от электрического питания, отсоединив штекер (тоже иногда находят здесь проблему).

Положения электро-клапана называют: «нормально-открытым» или «нормально-закрытым». В обесточенном состоянии работает пружина. При подаче напряжения — работает магнитное поле обмотки, противодействуя пружине. В канал соленоида позже стали устанавливать фильтр-сетку, который предотвращает попадание внутрь клапана намагниченной железной пыли из масла.

Следующее поколение, появившееся в 90-х:

3-way соленоиды

Они соединяют уже не 2, а 3 канала: В одном положении (On) шарик открывает проход из первого во 2-й канал, а в другом (Off) — открывают проход из 2-го в 3-й канал. (слева). Обычно второе положение служит для сброса давления из пакета сцепления. Это позволило одним прибором и включать пакет фрикционов сцепления и управлять отключением. Раньше эту функцию выполнял лишний механический клапан в сцеплении. Первые соленоиды были только «включателем»  ON-OFF. Но довольно быстро авто-дизайнеры создали 3-WAYсоленоиды, которые работают «переключателями».

PWM- пропорциональные соленоиды, VBS, VFS

В середине 90-х у конструкторов разгорелся аппетит и они потребовали еще более интеллектуальных инструментов управления гидравликой. Были разработаны соленоиды-регуляторы.

Конструктивно «электро-регуляторы» работают по принципу: «Вентиля». В отличии от принципа «Крана» он-офф соленоидов, у которых есть или полностью открытое или полностью закрытое положение.

Такие соленоиды-регулятор приоткрывают или призакрывают сечение по кривой в зависимости от характера поступающего импульсного напряжения от компьютера. (Ток подается прерывисто, с разной длительностью этого прерывания)

Механическая часть соленоидов -электромеханических регуляторов 21 века становится все более разнообразной.

Они уже бывают как шариковые так и золотниковые 3-WAY, и даже 4-… 5-WAY,…

Позже появились довольно редкие VBS соленоиды (Various Bleed), в которых отверстие открывает-закрывает плоский клапан. Эти соленоиды уже могут адаптироваться к изменениям давления масла, но используются для узкого круга задач с низким давлением масла в линии.

Самые сложные — VFS соленоиды, которые справляются и с высоким давлением масла в линии и малочувствительны по вариациям подающего давления. Они могут иметь клапан — золотник.На первом этапе были разработаны PWM соленоиды с клапаном шарикового типа (слева), который довольно прост и дешев в изготовлении.

Пропорциональные (линейные) Соленоиды

Этот тип соленоидов выбрал японский гигант АТ — Aisin Co, поставщик автоматов для Тойоты-VAG-Volvo…

Внутри конструкции линейных соленоидов ходит золотник-плунжер по муфте с отверстиями типа тех, что ранее были частью гидроблока. То есть самый изнашиваемый участок плиты  гидроблока, который всегда был предметом ремонта, сейчас вынесен в конструкцию соленоида.

И теперь во многих  случаях уже не нужно восстанавливать или менять саму гидроплиту, а достаточно заменить износившийся соленоид с встроенным клапаном. Сама гидроплита стала служить гораздо дольше, и таким образом решили главную проблему всех современных АКПП — износ каналов гидроплиты.

Именно такова особенность ремонта гидроблока современной 6-ти ступенчатой трансмиссии японской Aisin A960E:

Здесь из 9-ти соленоидов чаще всего меняются 4 пропорциональных соленоида (указаны на схеме справа синими цифрами). Остальные 5 соленоидов — простые «включатели» ON-OFF — практически не выходят из строя до конца жизни коробки.

VFS, VBS (Various Bleed) Соленоиды

Их конструкция относительно простая и дешевая. Но простота в изготовлении компенсируется чрезвычайно сложной системой управления.На следующем этапе были разработаны VFS (Variable Force Solenoid) соленоиды. Их очень полюбил немецкий ZF.

Клапан по мере повышения давления и из-за износа (небольшого собственного веса) меняет степень открытия канала. И требуется точная обратная связь компьютеру, чтобы под эти изменения подстраиваться. Поэтому капризность тонко настроенных соленоидов VFS значительно выше и ресурс короче, чем срок службы пропорциональных соленоидов Айсин.

У европейского бестселлера 21-го века ZF 6HP21 — 6HP28 эти VFS соленоиды практически стали расходником, планово заменяемым после 3-5 лет напряженной службы.

Преимущество конструкции PWM соленоида — возможность использовать более прочные и износостойкие — анодированные (и следовательно — более дорогие) материалы для «узких мест» канала-муфты, по которому происходят поступательные движения клапана в грязном и горячем масле.

Материалом гидроплиты (и соленоидов) в последние десятилетия служит легкий и мягкий алюминиевый сплав. (Вместо вечного чугуна на старых добрых гидроплитах «золотого века» Америки). А когда под давлением через эти «краны»-регуляторы гонится горячая смесь масла и фрикционной грязи и канал открывается не сразу на полное сечение, как раньше, а частично, то в этой узкой щели и происходит самый быстрый износ металла. 

Для механической части (манифольда и золотника/плунжера) соленоидов здесь стали применять алюминиевый сплав, анодированные высокопрочными и грязеотталкивающими материалами.

Функциональные различия соленоидов

Соленоиды классифицируют еще и по своему назначению.

Наиболее распространены такие функции соленоидов:

— Соленоид EPC или LPC (Line Pressure Control). Соленоид контроля линейного давления.

Самый первый и главный из появившихся в гидроплите электроклапанов. Это соленоид-«вождь», который единолично распределяет все масло на остальные соленоиды и каналы. И в 4-х ступках ЕРС соленоид первым выходил из строя.

— Соленоид ТСС — Torque Converter Clutch (или SLU — Solenoid Lock-Up -блокировки муфты) Соленоид управления блокировкой гидротрансформатора. Этот электроклапан делает самую «грязную» работу — он заставляет муфту гидротрансформатора подключаться — блокироваться, чтобы повысить кпд и удовлетворить запрос водителя на «спортивный режим» разгона.

И именно через этот соленоид в первую очередь идет грязное и горячее масло из гидротрансформатора. Поэтому во многих гидроблоках соленоид ТСС/SLU — самое слабое звено.

Гидротрансформатор блокируется-разблокируется каждый раз, когда машина тормозит или разгоняется, кроме того, его фрикцион в современных акпп работает в так называемом режиме «регулируемого проскальзывания» когда гидротрансформатор еще интенсивнее греет масло в коробке и загрязняет его своей фрикционной накладкой.

А в последнее время в эти перенагруженные фрикционы бубликов стали добавлять графитовые (или кевларовые) связующие,  что влияет на здоровье соленоидов и гидроблока так же, как жирная пища — на сердце и сосуды полных людей.

— Shift solenoid — рядовой соленоид-переключатель, отвечающий за переключения скоростей, «шифтовик». Таких регуляторов давления в гидроплите обычно несколько и вся работа по переключению скоростей вверх или вниз в основном выполняется именно ими. Обычно на схеме они обозначаются как S1, S2, (SL1 …- линейный шифтовик) или буквами А, В …

Для переключения скоростей работают одновременно сразу несколько соленоидов. Например в классических 4-х ступках 2 соленоида шифтовика, и мануалы выдают такие комбинации:

S1-открыт +S2-закрыт — включена 1 скорость (D)S1-закр.+S2-закр. — переключение 1-2 скоростьS1-откр.+S2-откр. переключение 2-3 скорость … и тд.

Так что распространенный среди водителей миф: «если пропала 3-я скорость, то можно найти и заменить соленоид 3-й скорости» — обычно ни к чему кроме затрат времени и денег не приводит (кроме самообучения на ошибках).И это — расписано в мануалах для простых 4-х ступок. Для 5-ти и 6-ти ступенчатых АКПП — все гораздо сложнее.

Такие таблицы есть в мануалах для каждой АКПП. По таблицам мастера определяют — какие соленоиды (или обгонные муфты) работают при проблемном переключении и на которые стоит обратить внимание при тестировании.

Новые типы соленоидов:

Управляющий (клапанами гидроблока) соленоид. Функционально соленоиды могут управлять клапанами плиты как транзистор в электросхеме.

Такие соленоиды только подают управляющее давление (с низким расходом) на клапан гидроблока, который уже сам подает или сбрасывает давление на поршни и фрикционы и служат для незаметного переключения передач.

— «Соленоид качества переключения передач» (работает только в момент переключения передачи для мягкого переключения с «проскальзыванием») ,

— «Соленоид управления охлаждением масла» (как термостатоткрывает канал для охлаждения масла через внешний радиатор), и др.

Специфика и конструкция соленоидов постоянно расширяется и усложняется, а диагностика и ремонт соленоидов упрощается до банальной замены.

Типичные проблемы соленоидов. Срок службы

Обычно на соленоиды как причину аварии указывает компьютер своим «кодами неисправности» типа «19146»-VAG (или OBDII: P2714).

Проблема №1: соленоиды забиваются нагаром из масла, склеенным из мельчайшей пыли (бумажной, алюминиевой, стальной, бронзовой…) от изношенных и разбитых узлов и расходников. Проявляется в том, что «нахолодную» клапан-золотник соленоида (или гидроблока) работает нормально, а в горячем масле — клинит. Или наоборот.

Поэтому мастера очень не любят, когда фрикционная накладка бублика съедается до клеевой основы и добавляет клеющие смолы в эту горячую масляную взвесь.

Для устранения нагара соленоиды-клапана (и детали гидроблка) промывают в различных растворителях и прочищают разными хитрыми способами с использованием ультразвука или переменного тока 12в. Рекомендовано при капремонте  также проводить демагнетизацию (размагничивание) стальных деталей соленоида.

Проблема №2:

PWM соленоиды имеют «умное управление». Компьютер учитывает «старость» соленоида №1 и увеличивает с помощью управляющего соленоида №2 расход масла для открытия канала такого изношенного соленоида №1. Но когда износ и «старческая деменция» достигают предела давления, компьютер бракует такой соленоид, что проявляется кодом ошибки.

Естественно, что чем грязнее масло, тем быстрее изнашиваются каналы соленоидов, и тем напряженнее насос гонит через гидробок масло ATF, тем интенсивнее работают и изнашиваются клапана. Цепная реакция.Износ деталей плунжера, манифольда, входного отверстия, протечки, связанные с износом.

Проблемы №3, 4, …8 :

— Ослабление возвращающей пружины, трещины корпуса, поломки конструкции, падение сопротивления обмотки (обрыв или КЗ). Здесь популярны пропайка контактов, перемотка, замена втулок, деталей.

Главная причина «преждевременной смерти» современных соленоидов — износ каналов манифольда, втулок, клапана и плунжера или шарика. (справа показан износ примыкания закрывающего шарика к отверстию)

Это начинается с засорения плунжера продуктами износа. Плунжер сначала клинит, что приводит к проблемам переключения (в зависимости от функции первого засорившегося соленоида), а затем этот нагар начинает истирать трущиеся поверхности плунжера, втулок плунжера и клапанов. После 2003-2004 годов и клапана и манифольды обычно делаются из анодированных сплавов, которые выдерживают большие истирающие нагрузки. Истираются в основном бронзовые втулки соленоидов.

Ресурс качественных соленоидов измеряется количеством циклов открывания-закрывания. По этому показателю например «хендаевские» соленоиды привычно стоят чуть позади соответствующих американских соленоидов и еще подальше от продуктов лидеров Aisin, Jatco или ZF.

Но даже у самых надежных соленоидов ресурс не превышает 300 000 — 400 000 циклов. Это может наступить и после 400 ткм, а может и значительно раньше. В зависимости от того как нагружают их водитель и ЭБУ, подчиняющееся педали газа. Конструктивно в ранних версиях АКПП (например DP0, 01N, …) режим их работы был организован таким образом, что одни соленоиды (обычно — ЕРС) работают в два-три раза напряженнее других и поэтому вырабатывают свой ресурс первыми.

Американский авторемонтный мир предпочитает планово ремонтировать соленоиды, заменяя втулки и очищая все внутренности соленоидов и гидроблока от нагара при каждом капремонте АКПП. Своевременная чистка и «перевтуливание» линейных соленоидов увеличивает ресурс соленоидов и гидроблока на 40-70%.

Но обязательно при этом заменяются все изношенные уплотнения, кольцы и втулки, через которые теряется давление масла, иначе соленоиды сразу начинают работать на полное сечение.

Смотрите также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *