Automatyczne skrzynie biegów - bardziej skomplikowane, niż myślisz

29 / 03 / 2021

Marketing

Automatyczne skrzynie biegów zyskują na popularności. Ford raportuje, że liczba samochodów i minivanów z automatyczną skrzynią biegów sprzedawanych w Europie potroiła się w ciągu ostatnich trzech lat – w 2017 roku stanowiły one 10% sprzedanych aut, a w 2020 roku już ponad 31%. Tymczasem w Stanach Zjednoczonych tylko jeden na osiem pojazdów w sprzedaży wyposażony jest w ręczną skrzynię biegów.

W przeciwieństwie do ręcznej skrzyni biegów, gdzie to kierowca wybiera bieg za pomocą drążka zmiany biegów i sprzęgła, w sterowanych elektrycznie automatycznych skrzyniach biegów to czujniki są odpowiedzialne za decyzję o zmianie biegu. Czujniki przesyłają dane do sterownika układu napędowego (PCM) oraz sterownika skrzyni biegów. Na tej podstawie PCM ustala, w którym momencie dokonać zmiany biegu.

Czujniki prędkości wejściowej i wyjściowej
Czujnik prędkości wejściowej dokonuje pomiaru prędkości obrotowej wałka wejściowego, natomiast czujnik prędkości wyjściowej mierzy prędkość wałka wyjściowego. Oba te czujniki pracują razem, aby umożliwić sterownikowi układu napędowego obliczenie różnicy prędkości między wałem korbowym a wałkiem wyjściowym skrzyni biegów i na tej podstawie zmienić przełożenie. W związku z istotną rolą tych czujników standard EOBD zawiera kody usterek dla czujników prędkości wejściowej i wyjściowej. Na przykład kod P0723 wskazuje, że doszło do okresowego przerwania obwodu prądowego czujnika prędkości wyjściowej, którego przyczyną prawdopodobnie jest problem w obwodzie albo słaby styk z PCM.

Czujnik położenia przepustnicy
Czujnik położenia przepustnicy (TPS) zwykle mocowany jest na osi przepustnicy i bezpośrednio monitoruje kąt otwarcia przepustnicy – w nowoczesnych samochodach jest to bezstykowy czujnik hallotronowy (wykorzystujący zjawisko Halla) lub indukcyjny, który mierzy rezystancję między poruszającym się magnesem a czujnikiem zamontowanym w obudowie skrzyni biegów.

Czujnik prędkości turbiny
Czujnik prędkości turbiny zwykle składa się z cewki owiniętej wokół nieruchomego magnesu – materiał magnetyczny poruszający się przez pole wytworzone przez nieruchomy magnes powoduje zmianę linii pola magnetycznego, generując prąd w cewce i zmieniając kierunek ruchu materiału, który zbliża się do pola i następnie oddala – generując napięcie przemienne. Amplituda i częstotliwość generowanego napięcia odpowiada prędkości turbiny oraz odległości między czujnikiem a turbiną.

Czujnik temperatury powietrza zasysanego (IAT)
Czujnik temperatury powietrza zasysanego mierzy rezystancję elektryczną – im wyższa jest temperatura w rurze dolotowej, tym niższa jest rezystancja, a napięcie w czujniku maleje, i odwrotnie. Czujniki temperatury są zwykle używane przez komputer sterujący silnikiem do regulacji mieszanki paliwowej, dlatego ewentualne usterki są zapisywane pod postacią kodów usterek w module. Na przykład kod usterki P0095 wskazuje na usterkę obwodu prądowego w drugim czujniku temperatury powietrza zasysanego, czego przyczyną prawdopodobnie jest słaby styk.

Czujnik temperatury płynu chłodzącego
Czujnik temperatury płynu chłodzącego jest używany przez układ paliwowy do rejestrowania temperatury roboczej silnika. PCM również wykorzystuje ten czujnik do regulacji mieszanki paliwowej oraz regulacji sprzęgła. Tak, jak w przypadku IAT, czujnik temperatury płynu chłodzącego mierzy napięcie, a rezystancja czujnika zmienia się w zależności od temperatury.

Czujnik przepływu powietrza
PCM wykorzystuje odczyty z czujnika przepływu powietrza do ustalenia, jak szybko powietrze jest doprowadzane do silnika. W nowoczesnych pojazdach powszechnie używane są mierniki masy powietrza (przepływomierze masowe powietrza / MAF), które składają się z opornika grzejnego (gorącego drutu) i czujnika temperatury – kiedy silnik pracuje na biegu jałowym, wystarczy małe natężenie prądu grzewczego, aby utrzymać temperaturę opornika; otwarcie przepustnicy powoduje zwiększenie przepływu powietrza i schłodzenie opornika, a im większy jest przepływ powietrza, tym więcej prądu potrzeba do utrzymania temperatury opornika. Przepływomierz objętościowy powietrza (VAF) wykorzystuje mechanizm złożony z klapki na sprężynie połączonej z potencjometrem. Kąt wychylenia klapki ulega zmianie pod wpływem siły przepływającego powietrza, powodując zmiany mierzonego napięcia.

Problemy z czujnikiem przepływu powietrza mogą zostać zarejestrowane jako kody usterki zespołu napędowego – na przykład kod P0102 oznacza niski sygnał wejściowy z przepływomierza masowego lub objętościowego, a jego prawdopodobną przyczyną jest zwarcie z masą w wiązce przewodów.

Gdy PCM ustali konieczność zmiany biegu, do akcji wkracza konwerter momentu obrotowego, czyli przekładnia hydrokinetyczna. Przekładnia hydrokinetyczna składa się z wirnika połączonego z wałem korbowym oraz turbiny połączonej z wałkiem wejściowym skrzyni biegów. Przekładnia wypełniona jest olejem przekładniowym. Obracający się wirnik powoduje przepływ oleju do turbiny i wprowadzenie jej w ruch – działa to na zasadzie sprzęgła hydrokinetycznego. W środku przekładni znajduje się się kierownica, która kontroluje przepływ oleju. Przy wysokich prędkościach sprzęgło blokujące mechanicznie łączy silnik z wałkiem wejściowym skrzyni biegów, prowadząc do przełożenia 1:1. Zmiana biegu powoduje odłączenie silnika. Po przeniesieniu momentu obrotowego na wałek wejściowy przekładnia planetarna dokonuje odpowiedniej konfiguracji kół zębatych za pomocą małych sprzęgieł ściernych aktywowanych przez ciśnienie oleju przekładniowego.

W ciągu ostatnich 12 miesięcy aplikacja Autodata zarejestrowała ponad 100 tysięcy wizyt na stronie „Przegląd przekładni”, co świadczy o zapotrzebowaniu warsztatów na rzetelne i precyzyjne dane na temat serwisowania skrzyń biegów.

Chris Wright, dyrektor zarządzający Autodata, wypowiedział się na temat zmieniających się potrzeb warsztatów samochodowych: „Wraz z rosnącym stopniem złożoności pojazdów i rozwojem elektroniki samochodowej szybki dostęp do danych dotyczących ECM oraz kodów usterek będzie miał coraz większe znaczenie w codziennej działalności warsztatu. W Autodata pracujemy nad zapewnieniem, żeby nasza aplikacja dla warsztatów była gotowa na te zmiany. Na przykład w ciągu ostatnich 12 miesięcy dodaliśmy 3375 nowych kodów usterek oraz 1983 schematów położenia podzespołów elektrycznych do naszego rozwiązania Diagnostic & Repair. Oferujemy również rozwiązanie Service & Maintenance obejmujące mniejszy zestaw modułów, w tym moduł Przegląd przekładni zawierający informacje o położeniu otworów wlewu i otworów spustowych, rodzaju oleju oraz ilości napełniania”.

Aby wypróbować dane Autodata dotyczące napraw, pochodzące od producentów oryginalnego wyposażenia, odwiedź www.autodata-group.com.