Blok ventila/mehatronika

Podrijetlo i primjena.

Blok ventila (koji se naziva i tijelo ventila, tijelo ventila ili, u novijim rješenjima, mehatronika) je ključna komponenta u sustavu upravljanja automatskim mjenjačem. Njegova povijest usko je povezana s evolucijom samog automatskog mjenjača koji se počeo razvijati početkom 20. stoljeća.

Prvi automatski mjenjači pojavili su se 1930-ih. Godine 1939. General Motors je predstavio prijenos Hydra-Matic, koji se smatra prvim masovno proizvedenim automatskim prijenosom. Blok ventila već je bio sastavni dio mjenjača, kontrolirajući protok hidrauličkog ulja.

U sljedećim desetljećima automatski mjenjači postajali su sve napredniji. Uvedeno je više zupčanika, a blokovi ventila postali su složeniji. U 1950-ima blokovi ventila počeli su sadržavati veći broj ventila koji su kontrolirali tlak hidrauličke tekućine u različitim dijelovima mjenjača, omogućavajući glatkiju i precizniju promjenu stupnjeva prijenosa.

Šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog stoljeća prve elektroničke komponente uvedene su u automatske mjenjače. Elektronički upravljački moduli počeli su surađivati s blokovima ventila, omogućujući precizniju i učinkovitiju kontrolu rada mjenjača. Blokovi ventila u tom su razdoblju postajali sve složeniji, sadržavali su više ventila i kompliciranije kanale za protok hidrauličke tekućine.

U 1980-im i 1990-im godinama razvoj mikroprocesorske tehnologije doveo je do još veće integracije elektronike u automatskim mjenjačima. Elektronički upravljački moduli (TCU - Transmission Control Unit) počeli su preuzimati većinu upravljačkih funkcija koje su prije obavljali mehanički ili pneumatski ventili i aktuatori. Blokovi ventila i dalje su igrali ključnu ulogu, ali je njihov dizajn morao biti prilagođen za rad s naprednim elektroničkim sustavima.

Moderni automatski mjenjači složeni su sustavi u kojima blokovi ventila surađuju ili su integrirani s elektroničkim upravljačkim modulima. Blok ventila integriran s elektroničkim regulatorom automatskog mjenjača naziva se mehatronika. Suvremeni ventilski blokovi i mehatronika imaju brojne senzore i precizno kontrolirane solenoidne ventile koji se koriste za kontrolu protoka hidrauličkog ulja na temelju signala iz TCU modula. To omogućuje postizanje vrlo glatke i brze promjene stupnjeva prijenosa, kao i smanjenje potrošnje goriva i povećanje pouzdanosti.

Konstrukcija i princip rada.

Blok ventila jedna je od najvažnijih komponenti automatskog mjenjača, odgovorna za kontrolu protoka hidrauličke tekućine, a time i za kontrolu promjena stupnjeva prijenosa. 

Blok ventila obično je izrađen od lijevanog aluminija, što osigurava malu težinu i otpornost na koroziju. Neke teže komponente mogu biti izrađene od trajnijih metalnih legura. Kućište sadrži brojne kanale i rupe koji usmjeravaju protok hidrauličkog ulja na odgovarajuća mjesta unutar automatskog mjenjača. Unutar bloka ventila nalazi se mnogo ventila raznih vrsta - kuglasti ventili, klizni ventili, solenoidni ventili. Oni su odgovorni za otvaranje i zatvaranje hidrauličkih kanala kao odgovor na tlak tekućine ili električne signale. Neki ventili imaju opruge različitih veličina i jačina koje drže ventile u potrebnom položaju ili ih vraćaju u prvobitni položaj nakon prestanka hidrauličkog tlaka ili struje. Svaki ventil ima specifičnu funkciju, npr. ventili za mjenjač, ventili za regulaciju tlaka, ventili za zatvaranje. Zahvaljujući solenoidnim ventilima kojima upravlja TCU, moguće je precizno kontrolirati tlak tekućine u pojedinačnim krugovima. Pojedinačni dijelovi hidrauličkog bloka su između ostalog odvojeni i zabrtvljeni tzv. separacijskom pločom. Ovo je jedan od glavnih elemenata za brtvljenje kanala unutar bloka ventila. Suvremeni ventilski i mehatronički blokovi također su opremljeni filtrima različitih izvedbi, čija je zadaća uhvatiti moguće zagađivače u ulju. Blokovi ventila novijeg dizajna, kao i mehatroničke jedinice, opremljeni su mnogim senzorima kao što su: senzor ulazne i izlazne brzine, senzori zupčanika i spojke (DCT/DSG), tlak ulja, temperatura ulja itd.

Rad i upravljanje modernim blokovima ventila i mehatroničkim jedinicama temelji se na korištenju ulaznih signala niza senzora koji prate radni status automatskog mjenjača, motora i zahtjeve vozača. Na temelju njih elektronički regulator prijenosa TCU šalje upravljačke signale elektromagnetskim ventilima kako bi se uključio odgovarajući stupanj prijenosa. Ovisno o vrsti mjenjača, elektromagnetski ventili mogu upravljati drugim funkcijama, kao što je upravljanje pojedinačnim spojkama (DCT/DSG), aktiviranje spojke za zaključavanje u pretvaraču, otvaranje ili zatvaranje kruga za hlađenje ulja ili aktiviranje parkirne brave. Pravilno usmjeren protok ulja kroz razne kanale i ventile uzrokuje promjene tlaka u pojedinim dijelovima mjenjača. Promjene u hidrauličkom tlaku pokreću elemente za pokretanje (npr. klipove, kvačila, vilice), što rezultira promjenama stupnjeva prijenosa ili aktiviranjem drugih funkcija. 

Proces regeneracije.

Blok ventila ili mehatronika se rastavljaju i podvrgavaju preliminarno čišćenje. Sve komponente su vizualno pregledane zbog vidljivih oštećenja kao što su pukotine, istrošenost i korozija. Ako nema takve vrste oštećenja, blok/mehatronika se sastavlja s novim brtvama i zatim testira na posebnom ispitnom stolu. U slučaju prevelikih odstupanja od traženih vrijednosti, blok ili mehatronika se rastavlja na dijelove kako bi se temeljito provjerili njegovi pojedini elementi. Ventili i kanali hidrauličkog bloka se temeljito provjeravaju, te provjerava nepropusnost pojedinih hidrauličkih krugova. Ako nema nepropusnosti, može se obnoviti nakon mehaničke obrade rupe u kućištu bloka i korištenjem prevelikog upravljačkog ventila. Drugi način je zamijeniti oštećeni dio kućišta bloka ili koristiti kompletan, potpuno novi blok ventila/mehatroniku. Jedno od ovih rješenja potrebno je u slučaju ozbiljnog mehaničkog ili elektroničkog oštećenja bloka ventila/mehatronike.

Druga vrsta oštećenja su električni/elektronički kvarovi. Nije neuobičajeno naići na probleme s elektroničkim komponentama sustava kao što su senzori ili regulator automatskog mjenjača. U nekim slučajevima moguće je zamijeniti ili popraviti oštećene komponente. Ako to nije moguće, jedino rješenje je zamijeniti regulator ili cijeli blok ventila/mehatroniku potpuno novim. Nakon zamjene regulatora drugim, vršimo operaciju kloniranja softvera, zahvaljujući kojoj je sljedeći regulator odmah ispravno programiran i spreman za rad.

Prerađeni blok ventila/mehatronika testirani su pod tlakom kako bi se potvrdilo da svi ventili i prolazi ispravno rade pod odgovarajućim hidrauličkim tlakom. Test se odvija u stvarnim radnim uvjetima, simulirajući različite scenarije vožnje kako bi se osigurala ispravna izvedba u cijelom radnom rasponu.

Uzroci i vrste oštećenja

Simptomi koji mogu ukazivati na oštećenje bloka ventila/mehatronike:

1. Nedostatak glatkih promjena brzina - kašnjenja, trzaji ili prenagle promjene brzina.
2. Bez ili ograničeno mijenjanje brzina, nema stupnjeva prijenosa.
3. Nema odgovora ili je odgovor odgođen pri prebacivanju između PRND načina rada.
4. Trzaji ili udarci prilikom prebacivanja između PRND načina rada.
5. Nema prijenosa snage - motor povećava brzinu, ali se vozilo ne miče.

Najčešća oštećenja blokova ventila/mehatronike su:

1. Oštećenje ili istrošenost ventila i solenoida.
2. Propuštanje, istrošenost ili oštećenje brtvi.
3. Mehanička oštećenja - ogrebotine, pukotine, deformacije.
4. Problemi s upravljačkim softverom.
5. Problemi s elektroničkim komponentama.