Коробка передач. Адаптації, тиск, тюнінг.

Ось ми і дійшли до невеликого монологу про коробки передач на автомобілях BMW. Йшли довго, не зважаючи на те що ремонтів та тюнінгу буле вже зроблено чимало. Беріть каву та вмощуйтесь зручніше ;)

Починаючи за давніх часів в BMW використовували дуже багато різних трансмісій від різних виробників, наприклад: GM, ZF(теперішнє покоління), Getrag, та інші. В кожного виробника свій підхід, свої проблеми, а також свої плюси. Наразі виробник трансмісій тільки один - це ZF(в тому числі ручних). Це дуже спростило процеси виробництва і не будемо лукавити - ремонту також. Отже давайте розберемось чому саме ZF та що відрізняє саме цього виробника серед інших в кращу сторону.

ZF - пекло з безлімітними можливостями

Фокус компанії(як заявлено) полягає у простоті та ефективності. Зменшення ваги, мінімізація кількості компонентів, надійність. Також одним з основних факторів які враховуються під час розробки коробок від ZF є витрата палива, а саме мінімізація витрати палива та мінімізація викидів. Дуже просто та зрозуміло, якщо звертати увагу на маркетинг а не на технічні аспекти. Давайте розглянемо наразі найпопулярніші коробки які є в BMW: ZF8 та їх модифікації.

ZF8HP

Для початку що значить назва:

ZF - Zahnradfabrik Friedrichshafen AG(назва виробника).
8 - кількість передач.
H - hydraulic(гідравлічна - означає, що вона використовує гідравлічний трансформатор для передачі крутного моменту від двигуна до трансмісії).
P - planetary(планетарна, стосується конкретного типу шестерень, що використовуються в трансмісії, який характеризується центральною сонячною шестірнею, планетарними шестернями, що обертаються, і кільцевою шестірнею, що оточує).
XX(прикл. ZF8HP55) - це індекс який вказує на технічну можливість трансмісії працювати з визначеним крутним моментом. Наприклад: 55 - 650НМ, 70 - 700НМ, 95 - 950НМ.

Що за гідравлічний трансформатор?

Гідротрансформатор або гідрач. Складається з:

Насос: Насос, що приводиться в дію двигуном, прокачує рідину (трансмісійну оливу) через трансформатор.
Турбіна: Турбіна - це колесо з лопатками, яке приводиться в рух рідиною від насоса.
Статор: Статор - це нерухоме колесо з лопатками, розташоване між насосом і турбіною.
Реактор: Реактор - це ще одне колесо з лопатками, яке може бути заблоковано або розблоковано залежно від навантаження на двигун.

Рідина передає крутний момент від насоса до турбіни, що, в свою чергу, обертає вхідний вал трансмісії. Статор і реактор використовуються для керування потоком рідини, що впливає на передачу крутного моменту і дозволяє трансформатору працювати як перетворювач крутного моменту на низьких швидкостях. Дуже просто і досить надійно :).

Що саме значить планетарна?

Планетарні передачі – це тип системи передач, що складається з трьох наборів зубчастих коліс:

Сонячна шестерня: Це центральна шестерня в системі.
Планетарна шестерня: Це шестерні меншого розміру, які обертаються навколо сонячної.
Кільцева шестерня: Це більша шестерня, яка оточує планетарні шестерні.

Змінюючи розташування цих шестерень, трансмісія може досягати різних передаточних чисел, що дозволяє двигуну ефективно працювати на різних швидкостях.

Адаптації гідравлічних коробок від ZF(як кажуть наші партнери з xHP - найбільш загадкова частина управління коробкою)

Що ж таке адаптації, та навіщо вони використовуються, давайте розберемось.

Якщо по "простому" адаптації виконують 2 ролі:

Перша – це накладення на базові карти, що зберігаються в блоці керування трансмісією (TCU), деяких невеликих компенсаційних карт для врахування механічних/гідравлічних допусків. Жодна трансмісія не є на 100% ідентичною іншій у реальному житті, і ці відмінності потрібно контролювати. Отже, метою є виправлення помилок у збережених базових налаштуваннях, якщо так зрозуміліше(default settings adjustment values).
По-друге, кожна рухома деталь усередині коробки передач зношуватиметься протягом свого терміну служби. Це особливо стосується пакетів зчеплення, які за своєю природою призначені для зношування. Так само, як ваші гальмівні диски зношуються через тертя між диском і колодками, так само зношуються ваші зчеплення (їх 5 в 6HP + гідротрансформатор) при кожному переключенні передач. Не панікуйте, більша частина цього зношування контролюється мастилом і трансмісійною оливою. Це також пояснює, чому заміна оливи приблизно кожні 100 000км – не найгірша ідея, хоча BMW її не рекомендує. Зазвичай зчеплення 8HP розраховані на 350 000км і навіть більше. Зношування пакетів зчеплення означає, що вони стають все тоншими і тоншими протягом свого терміну служби.

З цього робимо висновок, що контролер трансмісії повинен мати функцію компенсації і першого і другого. Це – час і тиск швидкого заряджання (Quickcharge Times and Pressures). Вони існують для компенсації більшої відстані, яку поршень повинен пройти для активації зчеплення, перш ніж воно почне працювати. Це той самий принцип, який використовується у вашій гальмівній системі та ручному зчепленні для компенсації зносу. У трансмісії це складніше, але логіка та сама.

Тиск(Line pressure)

Одним з основних вхідних параметрів для роботи трансмісії є фактичний крутний момент двигуна. Близько 50% карт у блоці управління трансмісією (TCU) використовують фактичний крутний момент двигуна (або деякі дані, розраховані на його основі) як один із вхідних параметрів. Наприклад, робочий тиск (тобто базовий тиск, з яким трансмісія працює зі своїми зчепленнями) безпосередньо пов'язаний з крутним моментом двигуна. Чим вищий крутний момент, тим вищий тиск у трансмісії і навпаки (звичайно, це обмежено певними межами).

Момент проти коробки

Отже, розібрались з будовою коробки та основними параметрами, але ще треба зрозуміти звідки коробка знає який момент та який тиск відповідає цьому самому моменту? Давайте копнемо трохи глибше.

Коробка не має вбудованого стенду тестування крутного моменту, тому використовує декілька основних вхідних даних для його визначення(фактично коробку цікавить тільки значення фактичного навантаження AL-actual load target, а не усі значення), давайте перерахуємо що входить в визначення:

FPT - fuel pressure target(Цільове значення тиску палива, або кількість палива яке повинне бути доставлено у камери сгорання).
BPT - boost pressure target(Цільове значення наддуву, або кількість бусту).
IA - ignition angle(кут запалювання, та його коррекції)
Багато інших включаючи кількість повітря від МАФ, фактичний відсоток еффективності сгоряння та ін.

Після калькуляції моменту, блок управління двигуном передає значення фактичного крутного моменту передається на електронний блок управління коробкою(далі TCU).

Виходячи зі значення моменту TCU визначає як будуть працювати наші зчеплення та чи вліземо ми в програмний ліміт крутного моменту(або зловимо сліп, проковзування дисків зчеплення).

Тюнінг коробки

Тут починається дещо цікаве. Знаючи що ми маємо ліміти по крутному моменту, буде логічно подумати що тюнінг - це просто зміна логіки визначення показників тиску по відношенню до моменту, фактично ламаємо логіку так щоб ми ніколи не досягли лімітів(трохи складінше насправді, кожна передача має свій ліміт). Все наче просто, логічно, але дуже небезпечно. Такий тип тюнінгу зазвичай значно дешевший та буде працювати, але ваша коробка буде працювати не зовсім правильно що призведе до зносу пакетів зчеплень та значному погіршенню комфорту їзди(промовчимо про розподіл лімітів моменту між передачами, бо в такому типі тюнінгу ви втратите момент на 3 або 6, або обох передачах в залежності від типу коробки).

Деффекти від неправильного тюнінгу можуть бути дуже різними, деякі з них навіть не можуть буть визначені одразу. Давайте розглянемо приклад з BMW 335IX у кузові F30:

Стокові показники моменту знаходяться у межах 440-447Нм, коробка яка встановлена у даному авто 8HP45(індекс 45 каже нам що максимальний момент який здатна тримати стокова коробка 450Нм). Пілся доволі типового тюнінгу цього автомобіля до показників stage2(фактично stage1, але так назівається:)) - ми збільшили момент до 600Нм. Тюнінг коробки який просто ламає логіку калькуляції тиску робить так що ми ніколи не досягнемо ліміту в 450Нм, тобто зчеплення будуть працювати з тиском який розрахований максимум на 450Нм, що менше на 150Нм(фактично тиск буде на 30% нижчий від того зо фактично нам потрібен!). Це призведе до маси проблем, які скоріш за все якщо будуть виявлені у момент проявлення - призведуть до заміни пакетів зчеплення + нормального тюнінгу коробки(що збільшить вартість вашого "дешевого" тюнінгу майже в 3 рази, і зажене автомобіль на досить не дешевий ремонт).

Як ми тюнінгуємо трансміссію

Визначили як робити не можна, а як можна?

Можна прописати нові карти калібрації моменту для кожної передачі, збільшити ліміти моменту для кожної передачі. Цей підхід не міняє логіку роботи коробки, алгоритм визначення працює в заводських параметрах, але вже знає що може тримати більший момент з правильним тиском зчеплення для цього моменту.

Ми тюнінгуємо трансмісії, навіть на не тюнінгованих автомобілях. Це дозволяє підвищити комфорт, зменшити витрати палива, та додати трохи "відклику" вашому автомобілю. WBM офіційний партнер xAutomotive(XHP, xDelete).