Тюнинг гидротрансформатора

В процессе деятельно­сти, связанной с ремон­том гидротрансформа­торов, нам часто поступали вопросы, можно ли изменить скоростные характеристики автомобиля путем замены штатного гид­ротрансформатора на трансформатор с из­мененными характеристиками, при этом не ухудшив другие эксплуатационные показа­тели автомобиля, такие как расход топли­ва, комфортность езды и т. д. Существует немало теорий, касающихся вопроса тю­нинга гидротрансформаторов. Одни гово­рят, что в результате тюнинга машина раз­гоняется быстрее и создается ощущение, что показатели действительно изменились. Другие считают, что от него больше вреда, чем пользы: разгон автомобиля меняется незначительно, рабочие обороты двигателя повышаются, расход топлива увеличивает­ся и т. д. Теории можно перечислять до бес­конечности – от тех, что имеют под собой логическое обоснование, до таких, которые напрямую противоречат законам физики.

В данной статье постараемся ответить на некоторые из возникающих вопросов. Какие показатели улучшаются, а какие – ухудша­ются? Цена тюнингован­ного трансформатора на рынке США выше цены штатного в 3–15 раз, так стоит ли идти на такие расходы владель­цу автомобиля?

Теория

В гидротрансформаторе в ходе работы про­исходят постоянные изменения оборотов на­сосного и турбинного колес, это отношение (отношение частоты вращения турбинного колеса nт к частоте вращения насосного ко­леса nн) называется передаточным отноше­нием гидротрансформатора.

                                            (1)

 Из законов гидропередачи следует, что мо­мент, приложенный к насосному и турбин­ному колесам, определяется зависимостью:

                           (2)

                          (3)

  где:

• сн,ст – коэффициент моментов насосного и турбинного колес соответственно;
• nн,nт – частоты вращения насосного и тур­бинного колес;
• Da – активный диаметр гидротрансформа­тора, соответствующий максимальному диа­метру круга циркуляции.

Под характеристикой гидротрансформа­тора принято понимать кривую, отражающую зависимость изменения коэффици­ента момента «с» от передаточного отношения гидротрансформатора i.

Коэффициент трансформации мо­мента K определяется отношением крутящего момента турбинного ко­леса к крутящему моменту насос­ного колеса гидротрансформатора:

                                (4)   

Испытания

Для того чтобы на практике по­нять разницу между штатным гид­ротрансформатором и гидротранс­форматором с увеличенным Stall RPM, проведем следующие экспе­рименты. Замеры и тесты будем выполнять на гидротрансформа­торах от шестиступенчатой транс­миссии General Motors 6L80. Она была представлена в конце 2005 го­да и до сих пор является достаточ­но распространенной на рынке, ее устанавливали на такие автомоби­ли, как Cadillac XLR, STS-V, Escalade, Chevrolet Corvette, Silverado1500, Silverado 2500HD, Tahoe, GMC Yukon Denali и другие модели ком­пании GM. Этот тип гидротранс­форматора применялся на автомо­билях с объемом мотора 4,8, 5,3, 6,0 и 6,2 л. Для примера приводим характе­ристики мотора объемом 5,3 л:

1. * мощность 315–320 л.с. (235–239 кВт) при 5200 об/мин;
2. * крутящий момент 335–340 футо- фунтов (454–461 Нм) при 4000 об/мин.

В наших тестах сравним два гидро­трансформатора с кодом JMBX – стан­дартный и приобретенный у компа­нии, которая занимается их тюнингом.

Как заявляет эта компания, бла­годаря тюнингу гидротрансформатор имеет Stall RPM на 500 об/мин боль­ше штатного.

Все замеры произведем на спе­циализированном стенде с электро­мотором, имеющим максимальный крутящий момент 268 Нм при 1800 об/мин.

Тест будем проводить следую­щим образом.

Зафиксируем выходной вал, тем самым остановив турбинное колесо, и начнем раскручивать насосное ко­лесо, имитируя Stall-test на автомоби­ле, или стоповый режим работы гид­ротрансформатора.

Для начала представим харак­теристики штатного гидротранс­форматора и, сделав предваритель­ные расчеты, исключающие влияние передаточного отношения планетар­ных рядов, получим следующие зави­симости: (Рис. 1).

Далее проведем тест гидротранс­форматора с увеличенным Stall RPM и также представим полученные зна­чения на графиках: (Рис. 2).

Исходя из того, что мы проводим тест при остановленном турбинном колесе, обороты на­сосного колеса и будут являться оборотами проскальзывания насосного колеса относи­тельно турбинного. Сразу бросается в глаза, что максимальный крутящий момент на на­сосном колесе на штатном гидротрансформа­торе мы получили при оборотах 1760 об/мин, а на гидротрансформаторе с увеличенными Stall RPM – при 2200 об/мин.

Для проведения сравнительной характе­ристики этих трансформаторов выделим не­сколько точек.

Не забывать про акселератор

Первая точка, на которую стоит обратить вни­мание, это обороты холостого хода. На ориги­нальном гидротрансформаторе при 750 об/ мин мы получаем крутящий момент 110 Нм. При увеличенном Stall RPM то при тех же 750 об/мин крутящий момент достигает лишь 75 Нм, что на 32% меньше, чем у оригиналь­ного гидротрансформатора. В данном случае есть большая вероятность того, что при от­пускании педали тормоза в положении Drive или Reverse 2,5-тонный автомобиль вообще не сдвинется с места. И чтобы получить та­кой же крутящий момент на турбинном коле­се гидротрансформатора, как на оригиналь­ном, придется увеличить обороты двигателя до 900 об/мин.

Тот гидротрансформатор, на котором мы проводим тесты (Stall на 500 об/мин выше штат­ного) – это только первая ступенька линей­ки трансформаторов с увеличенным Stall RPM. Также широко представлены трансформаторы с оборотами Stall в 2800, 3000, 3200, 3600 об/ мин. Соответственно, при использовании по­следних мы еще дальше сместимся в область более высоких оборотов, чтобы получить та­кой же крутящий момент, как на штатном гид­ротрансформаторе при 750 об/мин. Удобно ли, стоя в пробке, каждый раз при трогании авто­мобиля не только отпускать педаль тормоза, но и увеличивать обороты двигателя? Готов ли с этим смириться водитель – решать непо­средственно ему.

Далее, сравнив графики коэффициен­тов трансформации, мы увидим, что их значе­ния одинаковы и составляют 2,04, то есть во столько раз максимально может увеличиться крутящий момент на турбинном колесе по от­ношению к насосному. Другими словами, на данном гидротрансформаторе за счет боль­ших оборотов проскальзывания мы никак не увеличим крутящий момент на выходном ва­лу АКП, а увеличить крутящий момент на ко­лесах можем только, смещая режим работы двигателя в область оборотов с высоким кру­тящим моментом.

При анализе характеристик оборотов двигателя и коэффициента трансформа­ции важно отметить, что пик коэффициен­та трансформации смещается в область бо­лее высоких оборотов. И чем выше окажется значение Stall RPM, тем больше мы сместим­ся в область высоких оборотов. В процент­ном соотношении по оборотам двигателя для сравниваемых гидротрансформаторов пре­вышение будет на 20% больше относитель­но штатного. Также, чтобы получить одина­ковую загрузку мотора, т.е. крутящий момент на насосном колесе, нам на­до раскрутить двигатель с High Stall RPM гидротрансформато­ром до оборотов 2200 об/мин вместо 1760 об/мин, как на штатном. Накладывая на эту зависимость скоростную ха­рактеристику двигателя, мы получаем еще большую нели­нейность по оборотам двигате­ля и нагрузке на мотор.

Продифференцировав функ­ции коэффициентов трансфор­мации по времени, мы заметим следующие зависимости: (Рис. 3).

Из графика видно, что ско­рости изменения крутящего мо­мента примерно одинаковы. Это свидетельствует о том, что трогание автомобиля с High Stall трансформатором не дол­жно сопровождаться толчка­ми и будет примерно таким же, как с оригинальным, только на более высоких оборотах. Дан­ную зависимость нельзя со 100-процент­ной уверенностью распространить на дру­гие гидротрансформаторы с более высоким Stall RPM, так как их характеристики могут отличаться.

Для рационального использования мощно­сти двигателя и гидротрансформатора необхо­димо согласование их характеристик. Теперь, чтобы оценить разгон автомобиля с разны­ми гидротрансформаторами, нужно еще раз ненадолго вернуться к теории.

Ранее мы говорили, что одной из основ­ных характеристик гидротрансформатора является его зависимость изменения коэф­фициента момента «с» от передаточного от­ношения гидротрансформатора i. В случае прозрачного типа гидротрансформатора (где изменение момента и частоты вращения тур­бинного колеса вызывает соответствующее изменение момента и частоты вращения на­сосного колеса) каждому передаточному отно­шению гидротрансформатора соответствует определенное значение сн. Далее по уравне­нию (2) строятся параболы нагружения, соот­ветствующие определенным значениям пе­редаточных отношений i до их пересечения с внешней кривой момента двигателя Mд. На графике (рис. 4) показаны изменения крутя­щего момента двигателя и параболы нагруже­ния, соответствующие различным значениям передаточного отношения гидротрансформа­тора, в том числе и его граничных значений при i_0=0 и i_г=0,975.

Точки пересечения кривых Мд и Мн на вход­ной характеристике определяются частотой вращения коленчатого вала. Если пересече­ние кривых при стоповом режиме (i=0) проис­ходит при низких оборотах, это негативно ска­зывается на разгоне автомобиля.

На тестируемых гидротрансформаторах экспериментальным путем получим значе­ния коэффициентов момента при различных значениях передаточных отношений гидро­трансформатора (меняя нагрузку на турбин­ном колесе при постоянных оборотах насос­ного колеса) (Рис. 5). 

Используя данные графиков, пред­ставленных выше, и формулу (2), постро­им графики моментов насосного колеса при различных значениях передаточного отношения: (Рис. 6)

Из них видно, что на High Stall RPM гид­ротрансформаторе графики нагружения сме­щаются в область более высоких оборотов, тем самым приближаясь к значениям обо­ротов двигателя с максимальным крутя­щим моментом. Исходя из характеристик бензиновых атмосферных моторов, можно сказать, что разница составляет примерно 450–500 об/мин., что соответствует его за­явленным характеристикам.

Иными словами, в начале разгона ав­томобиля двигатель выйдет на режим с большим крутящим моментом. Наклады­вая внешнюю скоростную характеристи­ку двигателя на кривую Мн (рис. 6), можно получить то значение крутящего момента, которое будет реализовано при разгоне ма­шины с данными характеристиками гидро­трансформатора.

Характеристику гидротрансформато­ра можно все сильнее смещать в область более высоких оборотов, тем самым получая больший крутящий момент в начале разгона автомобиля. Пересечение графиков крутя­щего момента насосного колеса гидротранс­форматора с характеристикой двигателя за точкой с максимальным крутящим мо­ментом двигателя является недопустимым, так как при разгоне не будет реализован мак­симальный крутящий момент двигателя.

Соответственно, все параметры раз­гона автомобиля можно получить, только зная полную внешнюю скоростную харак­теристику двигателя.

Также открытым остается вопрос рабо­ты блока управления АКП при выборе той или иной передачи на гидротрансформа­торе с увеличенным Sall RPM, поскольку при расчете передачи учитываются параме­тры оборотов двигателя, оборотов выходно­го вала, положения дроссельной заслонки, положения педали акселератора и множе­ство других параметров. При использова­нии штатного блока управления есть ве­роятность того, что он будет переключать передачи не в оптимальных режимах ра­боты двигателя, а это, в свою очередь, мо­жет негативно сказаться на разгоне авто­мобиля. Только задействуя ручной режим переключения передач на гидротрансфор­маторе с более высоким Stall RPM, можно добиться лучших показателей разгона ав­томобиля.

Технический специалист ООО «Транс Трэйд» Бебешев В.В.

Компания «ТРАНС ТРЭЙД» осуществляет качественный ремонт гидротрансформатора АКПП в Москве, на оборудовании ведущей американской компании Superflow, квалифицированными специалистами с использованием оригинальных запчастей и выстроенной системой контроля качества.

Мы даем гарантию на свою продукцию 3 года, каждый случай отказа гидротрансформатора мы тщательно анализируем и учитываем в процессе ремонта. Доставка по РФ. Самовывоз — 24 часа. Обменяем ваш неисправный гидротрансформатор на восстановленный. Обращайтесь!