Blok ventilů / mechatronika

Vývoj a použití.

Ventilový blok (známý také jako těleso ventilu, hydraulický regulátor nebo v novějším vývoji jako mechatronika) je klíčovou součástí řídicího systému automatických převodovek. Jeho historie je úzce spjata s vývojem samotné automatické převodovky, která se začala vyvíjet na počátku 20. století.

První automatické převodovky se objevily ve 30. letech 20. století. V roce 1939 představila společnost General Motors převodovku Hydra-Matic, která je považována za první sériově vyráběnou automatickou převodovku. V té době byl již nedílnou součástí převodovky blok ventilů, který sloužil jako regulátor průtoku hydraulického oleje.

V následujících desetiletích byly automatické převodovky stále dokonalejší. Bylo zavedeno více převodových stupňů a bloky ventilů se staly složitějšími. V 50. letech 20. století začaly ventilové bloky obsahovat větší počet ventilů, které řídily tlak hydraulické kapaliny v různých částech převodovky, což umožnilo plynulejší a přesnější řazení.

V šedesátých a sedmdesátých letech 20. století byly zavedeny první elektronické komponenty pro automatické převodovky. Elektronické řídicí moduly začaly pracovat ve spojení s ventilovými bloky, což umožnilo přesnější a efektivnější řízení chodu převodovky. Ventilové bloky se v tomto období stávaly stále složitějšími, obsahovaly více ventilů a složitější kanály pro průtok hydraulické kapaliny.

V 80. a 90. letech 20. století vedl vývoj mikroprocesorové technologie k ještě větší integraci elektroniky do automatických převodovek. Elektronické řídicí jednotky (TCU - Transmission Control Units) začaly přebírat většinu řídicích funkcí, které dříve vykonávaly mechanické nebo pneumatické ventily a seřizovače. Bloky ventilů hrály i nadále klíčovou roli, ale jejich konstrukce musela být přizpůsobena spolupráci s pokročilými elektronickými systémy.

Dnešní automatické převodovky jsou složité systémy, v nichž ventilové bloky spolupracují s elektronickými řídicími moduly nebo jsou do nich integrovány. Ventilový blok integrovaný do elektronické řídicí jednotky automatické převodovky se nazývá mechatronika. Moderní ventilové bloky a mechatronika mají řadu snímačů a přesně řízených elektromagnetických ventilů, které se používají k řízení průtoku hydraulického oleje na základě signálů z řídicí jednotky TCU. Díky tomu je možné dosáhnout velmi plynulého a rychlého řazení rychlostních stupňů, jakož i nižší spotřeby paliva a vyšší spolehlivosti.

Konstrukce a princip činnosti.

Blok ventilů je jednou z nejdůležitějších součástí automatické převodovky, která je zodpovědná za řízení průtoku hydraulické kapaliny a tím i za řízení řazení. 

Blok ventilů je obvykle vyroben z hliníkového odlitku, který je lehký a odolný proti korozi. Některé více zatížené součásti mohou být vyrobeny z odolnějších kovových slitin. Skříň obsahuje četné kanály a otvory, které usměrňují tok hydraulické kapaliny do příslušných míst uvnitř automatické převodovky. Uvnitř ventilového bloku se nachází množství ventilů různých typů - kulové ventily, cívkové ventily, elektromagnetické ventily. Ty jsou zodpovědné za otevírání a zavírání hydraulických kanálů v reakci na tlak kapaliny nebo elektrické signály. Některé ventily mají pružiny různé velikosti a síly, které udržují ventily v požadované poloze nebo způsobují jejich návrat do původní polohy, když hydraulický tlak nebo proud ustane. Každý ventil má specifickou funkci, např. ventily pro posun, ventily pro regulaci tlaku, uzavírací ventily. Díky elektromagnetickým ventilům řízeným jednotkou TCU je možné přesně regulovat tlak kapaliny v jednotlivých okruzích. Jednotlivé sekce hydraulického bloku jsou odděleny a utěsněny mimo jiné tzv. oddělovací deskou. Ta je jednou z hlavních součástí utěsňujících kanály uvnitř ventilového bloku. Dnešní ventilové bloky a rozdělovače jsou rovněž vybaveny filtry různých provedení, jejichž úkolem je zachytit případné nečistoty v oleji. Novější konstrukce ventilových bloků i mechatronických jednotek jsou vybaveny řadou snímačů, jako jsou snímače vstupních a výstupních otáček, snímače zařazeného převodového stupně a sepnuté spojky (DCT/DSG), tlaku oleje, teploty oleje atd.

Provoz a řízení dnešních ventilových bloků a mechatronických jednotek je založen na využití vstupních signálů z řady snímačů, které monitorují provozní stav automatické převodovky, motoru a požadavky řidiče. Na jejich základě vysílá elektronická řídicí jednotka převodovky TCU řídicí signály elektromagnetickým ventilům za účelem zařazení příslušného převodového stupně. V závislosti na typu převodovky mohou elektromagnetické ventily řídit další funkce, jako je ovládání jednotlivých spojek (DCT/DSG), aktivace spojky Lock-up v měniči, otevření nebo uzavření okruhu chlazení oleje nebo aktivace parkovacího zámku. Vhodným usměrňováním průtoku oleje různými kanály a ventily se mění tlak v jednotlivých sekcích převodovky. Změny hydraulického tlaku způsobují pohyb akčních členů (např. pístů, spojek, vidlic), což vede ke změně převodového stupně nebo aktivaci jiných funkcí. 

Proces regenerace.

Ventilový blok nebo mechatronika se demontuje a předběžně vyčistí. Všechny součásti se vizuálně zkontrolují, zda nejsou viditelně poškozené, například praskliny, opotřebení nebo koroze. Pokud taková poškození nejsou, blok/mechatronika se smontuje s novými těsněními a poté se otestuje na speciální zkušební stolici. Pokud je odchylka od požadovaných hodnot příliš velká, blok nebo mechatronika se rozebere na jednotlivé součásti k důkladnému ověření. Důkladně se ověřují ventily, kanály hydraulického bloku a kontroluje se těsnost jednotlivých hydraulických okruhů. Není-li netěsnost přítomna, lze ji obnovit po opracování otvoru v tělese bloku a použití předimenzovaného regulačního ventilu. Dalším způsobem je výměna poškozené části tělesa bloku nebo použití kompletního, zcela nového bloku/mechatroniky ventilu. Jedno z těchto řešení je nutné v případě vážného mechanického nebo elektronického poškození bloku ventilu/mechatroniky.

Dalším typem poškození jsou elektrické/elektronické závady. Nezřídka se vyskytují problémy s elektronickými součástmi systému, jako jsou snímače nebo řídicí jednotka automatické převodovky. V některých případech je možné vadné komponenty vyměnit nebo opravit. Pokud to není možné, je jediným řešením výměna řídicí jednotky nebo celého ventilového bloku/mechatroniky za zcela novou. Po výměně řídicí jednotky za jinou provedeme operaci softwarového klonování, takže další řídicí jednotka je okamžitě správně naprogramována a připravena k provozu.

Repasovaný blok ventilů/mechatronika se testuje tlakem, aby se ověřilo, že všechny ventily a kanály pracují správně při správném hydraulickém tlaku. Zkouška probíhá za reálných provozních podmínek simulujících různé scénáře jízdy, aby bylo zajištěno, že funguje správně v celém provozním rozsahu.

Příčiny a typy poškození

Příznaky, které mohou naznačovat vadný blok ventilů/mechatroniku:

1. Nedostatečně plynulé řazení - prodlevy, trhání nebo příliš prudké změny převodových stupňů.
2. Žádné řazení nebo omezené řazení, žádné převody.
3. Žádná odezva nebo zpožděná odezva při přepínání mezi režimy P-R-N-D.
4. Při přepínání mezi režimy P-R-N-D dochází k trhání nebo rázům.
5. Chybějící převodovka - motor se roztočí, ale vozidlo nenastartuje.

Nejčastější poruchy ventilového bloku/mechatroniky jsou:

1. Poškozené nebo opotřebované ventily, elektromagnetické ventily.
2. Netěsné, opotřebované nebo poškozené těsnění.
3. Mechanické poškození - škrábance, praskliny, deformace.
4. Problémy se softwarem ovladače.
5. Problémy s elektronickými součástkami.