Modul de funcționare al hidrotransformatorului (convertizorul de cuplu)

    La automobilele cu cutie automată clasică (cu hidrotransformator) motorul este decuplat de transmisie automat, atunci când turația motorului scade sub o anumită valoare. Acest automatism nativ al cutiilor automate clasice se datorează principiului de funcționare al hidrotransformatorului (numit și convertizor de cuplu, din engleză "torque converter").
    Hidrotransformatorul este dispozitivul de cuplare al motorului termic cu cutia de viteze automată. Simplificând, putem spune că hidrotransformatorul este echivalentul unui ambreiaj dintr-o transmisie manuală.

Hidrotransformator – convertizor de cuplu cu ambreiaj de blocare și sistem de amortizare al vibrațiilor torsionale ZF

Foto: Hidrotransformator – convertizor de cuplu cu ambreiaj de blocare și sistem de amortizare al vibrațiilor torsionale ZF
Sursa: ZF Sachs

    În cazul hidrotransformatorului transmiterea mișcării de la motor către cutia de viteze se face prin intermediul unui fluid de lucru numit ulei de transmisie automată (ATF). Hidrotransformatorul are formă de tor (en: torus), o jumătate fiind pompă iar cealaltă jumătate turbină.

Hidrotransformator – convertizor de cuplu cu ambreiaj de blocare și sistem de amortizare al vibrațiilor torsionale LuK

Foto: Hidrotransformator – convertizor de cuplu cu ambreiaj de blocare și sistem de amortizare al vibrațiilor torsionale LuK
Sursa: Luk

  1. pompă
  2. stator (difuzor)
  3. turbină
  4. ambreiaj de blocare
  5. amortizor de vibrații torsionale

    Pompa (1) este conectată la motorul cu ardere internă, iar turbina (3) este conectată cu arborele de intrare în cutia de viteze. În volumul dintre pompă și turbină se află ulei de transmisie. La accelerarea motorului termic uleiul este antrenat de pompă și direcționat către turbină. Energia mecanică a motorului este transformată de către pompă în energie hidraulică și transmisă turbinei. Când hidrotransformatorul este deblocat, între pompă și turbină nu există legatură mecanică directă.

Hidrotransformator – vedere explodată

Foto: Hidrotransformator – vedere explodată
Sursa: bankspower.com

  1. pompă
  2. stator (difuzor)
  3. turbină
  4. ansamblu ambreiaj de blocare cu amortizor de oscilații
  5. carcasă
  6. butuc canelat
  7. cuplaj de sens unic

    Transmiterea energie hidraulice de la pompă la turbină se poate asemăna cu mișcarea transmisă între două ventilatoare puse față-n față. Dacă un ventilator este alimentat cu energie electrică (pompă)  și este pus în fața unui alt ventilator care nu este alimentat (turbină), prin intermediul aerului, acesta va transmite mișcarea celui în repaus (nealimentat).

Principiul de funcționare al hidrotransformatorului (convertizorului de cuplu)

Foto: Principiul de funcționare al hidrotransformatorului (convertizorului de cuplu)
Sursa: agcoauto.com

    Același principiul de funcționare se aplică și hidrotransformatoarelor. Diferența este dată de faptul că fluidul de lucru este recirculat în permanență. Astfel, după ce intră în turbină, fluidul de lucru este reorientat spre pompă prin intermediul statorului (2).

Transmiterea mișcării și transformarea energiei într-un hidrotransformator

Foto: Transmiterea mișcării și transformarea energiei într-un hidrotransformator.
Sursa: e-automobile.ro

    Datorită principiului de funcționare, un hidrotransformator poate transmite mișcarea de la motor la cutia de viteze doar dacă energia cinetică a fluidului de lucru este destul de mare. Altfel spus, la turații mici ale motorului termic, energia hidraulică produsă de pompă nu este suficient de mare pentru a pune în mișcare automobilul. La accelerarea motorului termic crește energia hidraulică, datorită vitezei mai mari a fluidului de lucru, iar turbina produce o putere suficientă pentru propulsarea automobilului.

Statorul unui hidrotransformator (convertizor de cuplu)

Foto:  Statorul unui hidrotransformator (convertizor de cuplu)
Sursa: Luk

    Hidrotransformatorul este numit și convertizor de cuplu deoarece amplifică cuplul primit de la motorul termic. Amplificarea cuplului are loc datorită utilizării statorului (2) care redirecționează fluxul de ulei ce iese din turbină și intră înapoi în pompă.

Coeficientul de amplificare al cuplului motor

Foto: Coeficientul de amplificare al cuplului motor
Sursa: e-automobile.ro

kh – coeficientul de amplificare
i'h – raportul de transmitere cinematic (raportul dintre turație turbine și turația pompei)

    La plecarea din loc a automobilului (i'h = 0) amplificarea cuplului motor este maximă, acesta fiind amplificat de două ori (kh = 2.14). Cu cît turația turbine se apropie de turația pompei cu atât raportul de amplificare al cuplului este mai scăzut.

    Avantajul hidrotransformatorului dat de decuplareai automată a motorului de cutia de viteze la turații scăzute (turația de ralanti) și de amplificarea cuplului motor este compensat de dezavantajul transmiterii mișcării prin ulei. Datorită frecării uleiului cu pompa, statorul și turbina, randamentul global al hidrotransformatorului este destul de scăzut. Cu cît diferența dintre turația pompei și turația turbine este mai mare cu atît randamentul hidrotransformatorului este mai mic.

Randamentul unui hidrotransformator

Foto: Randamentul unui hidrotransformator
Sursa: e-automobile.ro

ηh – randamentul
i'h – raportul de transmitere cinematic (raportul dintre turație turbine și turația pompei)

    Pentru a ameliora randamentul scăzut al hidrotransformatorului acesta este prevăzut cu un ambreiaj de blocare. Atunci când viteza automobilului trece peste o valoare minimă (ex. 25 km/h) ambreiajul este închis de calculatorul transmisiei. Astfel, pompa este legată mecanic de turbină iar mișcarea nu se mai transmite prin intermediul fluidului de lucru.

Ambreiajul de blocare al unui hidrotransformator

Foto: Ambreiajul de blocare al unui hidrotransformator
Sursa: LuK

    Similar cu un ambreiaj clasic de la o cutie de viteze manuală, ambreiajul de blocare al hidrotransformatorului este prevăzut cu un sistem de amortizare al oscilațiilor torsionale. Acest sistem conține mai multe arcuri elicoidale dispuse radial între suprafața de frecare a ambreiajului și butucul acestuia. Când ambreiajul se închide arcurile preiau din oscilații produse în momentul cuplării.

Hidrotransformator (comparativ cu un ambreiaj de cutie manuală)
Avantaje Dezavantaje
  • decuplarea automată a motorului de cutia de viteze (la turații scăzute)
  • amplificarea cuplului motor
  • amortizarea prin intermediul fluidului de lucru a oscilațiilor produse de motorul termic
  • randament scăzut
  • necesită sistem de control hidraulic
  • cost ridicat

Hidrotransformatorul - defectele OBD ale sistemului de blocare

    Blocarea și deblocarea hidrotransformatorului se face prin intermediul unei supape electrohidraulice comandată de calculatorului transmisiei automate. În cazul în care circuitul de comandă al ambreiajului se defectează, calculatorul transmisiei raportează un cod de eroare.

    Defectele sistemului de comandă al ambreiajului de blocare intră sub incidența OBD deoarece în cazul în care hidrotransformatorul nu mai poate fi blocat, transmisia funcționează la un randament scăzut. Astfel consumul de combustibil crește precum și nivelul de emisii poluante.

Cod Descriere Locație
P0740 Circuitul ambreiajului convertizorului de cuplu – circuit deschis -
P0741 Circuitul ambreiajului convertizorului de cuplu – blocat deschis -
P0742 Circuitul ambreiajului convertizorului de cuplu – blocat închis -
P0743 Circuitul electric al ambreiajului convertizorului de cuplu -
P0744 Circuitul electric al ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal intermitent -
P2756 Electrosupapa de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu -
P2757 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – blocată deschis -
P2758 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – blocată închis -
P2759 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – problemă electrică -
P2760 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal intermitent -
P2761 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – circuit deschis -
P2762 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal în afara limitelor -
P2763 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal peste limita maximă -
P2764 Circuitul de control a electrosupapei de control a presiunii ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal sub limita minimă -
P2769 Circuitul ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal sub limita minimă -
P2770 Circuitul ambreiajului convertizorului de cuplu – semnal peste limita maximă -
P2783 Temperatură prea ridicată a convertizorului de cuplu -

Video – modul de funcționare al unui hidrotransformator (convertizor de cuplu)

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Marius T
Miercuri, 06 Ianuarie 2016 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5

Login

Logo motorul anului