В чем отличие вариатора от автомата? Какая из этих трансмиссий более эффективна, надежна и лучшая для выбора?
Автоматические коробки передач, которые часто называются просто «автоматами», могут существенно различаться в работе и устройстве.
В настоящее время в автомобилестроении широко используются различные типы автоматических трансмиссий. На легковых машинах чаще всего устанавливают три вида: классические гидромеханические автоматические коробки передач, роботизированные коробки передач и бесступенчатые вариаторы (CVT).
Все модели конструктивно различаются, обладая как достоинствами, так и недостатками. Тем не менее классические автоматы раньше других получили широкое распространение и уже более семидесяти лет используются на легковых автомобилях.
Широкое внедрение роботизированных трансмиссий началось после того, как их конструкция долгое время вызывала у автовладельцев сомнения из-за невысокой надежности. Со временем эти трансмиссии модернизировались, и кризис недоверия к ним был успешно преодолен.
Бесступенчатые вариаторы все чаще устанавливают на современных машинах. Как и «роботы», вариаторы следуют уже проверенному пути. Давайте разберемся, что представляет собой вариатор, как функционирует, какие у него недостатки и преимущества, а также насколько он надежнее и лучше по сравнению с классическим автоматом.
Что такое вариатор и как он работает?
Вариатор — автоматическая коробка передач, передающая крутящий момент от двигателя к колесам и изменяющая передаточное отношение в заданном диапазоне. Изменение отношения может быть автоматическим, по программе или ручным. В автомобилестроении это обозначение часто сокращается как CVT.
В конце XIX века патент на вариатор был выдан, и изначально его применяли для регулирования скорости вращения валов на станках, а не на автомобилях.
Первый автомобиль с такой трансмиссией появился только в 1950-х годах. Вариатор начали устанавливать серийно на автомобили марки DAF, которая тогда производила грузовики и легковые автомобили. Потом вариаторы стали устанавливать на некоторые модели Volvo. В конце 1990-х годов и начале 2000-х вариатор с фирменным наименованием Tiptronic использовался на младших седанах Audi. Однако широкое распространение вариаторы получили только сейчас.
Существуют различные типы вариаторов: клиноременные с шкивами изменяемого диаметра, цепные и тороидальные. Первый вид является наиболее часто встречающимся. Поэтому изучим его конструкцию и принцип действия.
Автомобиль с такой трансмиссией внешне ничем не отличается от машин с обычным автоматом: две педали и рычаг переключения режимов (P, R, N, D), похожий на традиционную АКП.
Однако вариатор функционирует иначе. У него нет фиксированных передач. Изменение передаточного отношения происходит плавно и незаметно благодаря ремню или цепи, вращающемуся по коническим шкивам в разных положениях.
Изменение диаметра шкивов в месте контакта ремня или цепи влияет на передаточное отношение, скорость вращения и крутящий момент выходного вала. Далее это воздействует на тягу к приводам и колесам. В связи с этим работа вариатора исключает толчки при старте и любые «переключения передач».
Плюсы вариатора
- Плавность хода. Из-за отсутствия переключаемых передач вариатор делает езду более плавной по сравнению с другими видами автоматических коробок передач.
- Динамичный разгон. Из-за отсутствия переключений в вариаторе, в отличие от других передач, поток мощности не прерывается, поэтому разгон таких машин выходит более динамичным.
- Высокий КПД. Вариатор повышает общий коэффициент полезного действия силовой установки автомобиля за счёт снижения потерь во время работы. По сравнению с другими типами автоматических трансмиссий, этот показатель может быть на 5-10% выше.
- Экономичность. Благодаря более высокому КПД вариатор демонстрирует большую эффективность, что приводит к меньшему расходу топлива по сравнению с автоматическими коробками передач и повышению экономичности автомобиля.
Минусы вариатора
- Монотонные ускорения. Вариатор делает автомобиль более динамичным, однако отсутствие передач иногда мешает быстрому разгону с места. Управление силой двигателя во время обгона на машине с вариатором труднее.
- Сложная электроника. Все современные вариаторы комплектуются электронной системой управления с сложным программным обеспечением. Часто эта система выходит из строя и нуждается в перепрошивке блоков управления.
- Дорогостоящее обслуживание. Вариаторы нуждаются в особых смазочных материалах, которые необходимо менять при их обслуживании. Интервал между сервисами у таких трансмиссий небольшой, но масло для вариаторов стоит очень дорого.
Его как правило не заменяют более дешевыми аналогами, так как использование неподходящего смазочного материала может вызвать серьезную поломку и дорогой ремонт.
Что такое автомат и как он работает?
Автоматическая коробка передач — устройство, работа которого позволяет во время движения транспортного средства само определять наиболее подходящее передаточное отношение и переходить с одного на другое, упрощая для водителя запуск машины и выполнение переключений. Это обеспечивает подстройку внешней скоростной характеристики двигателя под заданную водителем скорость в текущих дорожных условиях.
Гидромеханическая автоматическая трансмиссия состоит из двух главных частей: гидротрансформатора и редуктора. Гидротрансформатор выполняет функцию сцепления, а в редукторе все пары шестерен находятся в постоянном зацеплении.
Гидротрансформатор включает два агрегата с лопастями: центробежный насос и центростремительную турбину. Между ними находится направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо прикреплено к коленчатому валу двигателя, а турбинное — к валу коробки передач. Реактор в зависимости от режима работы может вращаться свободно или заблокироваться обгонной муфтой.
Крутящий момент передаётся от двигателя к коробке передач потоками рабочей жидкости, которую лопатки насосного колеса отклоняют на турбину. Из-за отсутствия жесткой связи между двигателем и трансмиссией возможно работать двигателю и останавливать автомобиль с включенной передачей, а также плавно передавать тяговое усилие.
Плюсы автомата
- Легкое управление. Современный вариатор по удобству запуска и принципу действия для водителя ничем не уступает автомату, но за счёт переключений гидромеханическая коробка точнее дозирует тягу и лучше справляется при разгонах во время маневров и обгонов.
- Простое и доступное обслуживание. Для гидротрансформатора нужна специальная жидкость, которую иногда называют маслом. Стоит она дешевле смазочного материала для вариатора, и менять ее нужно реже. В современных автоматах электронных компонентов меньше, чем в вариаторе.
- Высокая надежность. Классические гидромеханические автоматы существуют более семидесяти лет. В течение этого времени конструкции претерпели многочисленные эволюционные изменения и доработки, сохраняя при этом высокую надежность как одно из лучших решений.
Минусы автомата
- Недостаточная динамика. Современные автоматы действуют быстро и плавно, но потери в гидротрансформаторе и незначительные провалы мощности влияют на динамику машины с такой трансмиссией.
- Низкий КПД. Потери энергии и крутящего момента в рабочей жидкости гидротрансформатора снижают эффективность. КПД силовых установок автомобилей с автоматическими коробками передач всё же ниже, чем у автомобилей с механическими коробками передач, роботизированными трансмиссиями или вариаторами.
- Увеличение расхода топлива. По причине неизбежных потерь в гидротрансформаторе расход топлива у машин с автоматической коробкой передач обычно немного превышает расход у автомобилей с другими типами трансмиссии.
Что лучше: вариатор или автомат?
Дать однозначный ответ на этот вопрос сложно, ведь каждая трансмиссия имеет свои плюсы и минусы. Выбор модели с определенным типом автоматной коробки передач зависит от ваших целей и задач для автомобиля.
Вариатор превосходит классический гидромеханический автомат по некоторым техническим характеристикам: динамика разгона, расход топлива и плавность хода за счет отсутствия переключений. Вместе с тем, такая трансмиссия требовательна к электронике управления, обслуживанию и ремонту, если таковая необходимость возникнет.
Автомат не так эффективен, не дает такой же плавности хода, а расход топлива несколько выше, чем у машин с вариатором. Но зато обеспечивает более интересные ощущения от вождения, лучше работает при разгоне и проще в обслуживании, обладает высокой надежностью.
Для тех, кому важна динамика и экономия топлива, предпочтительнее вариант с вариатором. Если же на первом месте надежность, то классический гидромеханический автомат будет лучшим выбором.
Краткие тезисы
- Автоматические коробки передач классифицируются на три типа. Классический гидromeханический автомат, роботизированная трансмиссия и вариатор (CVT).
- Вариатор (CVT) — Без ступенчатая трансмиссия, осуществляющая плавную регулировку передаточного числа.
- Плюсы вариатораГладкое движение, быстрый разгон, большая эффективность, низкий расход топлива.
- Минусы вариатораПостепенное увеличение скорости, высокотехнологичная начинка, высокая стоимость обслуживания.
- Классический автомат использует гидротрансформатор и шестеренчатый редуктор.
- Плюсы автоматаЛегкость управления, простота обслуживания, превосходная надежность.
- Минусы автоматаМалая мощность преобразования, невысокая эффективность и высокий расход горючего.
- Вариатор лучше для плавной езды и экономии топлива, автомат – для надежности и резких ускорений.
- Выбор зависит от приоритетов: экономичность и комфорт (CVT) или надежность и динамика (АКП).