Bloc de supape / mecatronică

Istorie și aplicare.

Blocul de supape (cunoscut și sub numele de corp de supapă, controler hidraulic sau, în evoluțiile mai recente, mecatronică) este o componentă cheie a sistemului de control al transmisiilor automate. Istoria sa este strâns legată de evoluția transmisiei automate în sine, care a început să se dezvolte la începutul secolului XX.

Primele transmisii automate au apărut în anii 1930. În 1939, General Motors a introdus transmisia Hydra-Matic, considerată a fi prima transmisie automată produsă în serie. Până atunci, blocul de supape era deja o parte integrantă a transmisiei, acționând ca un control pentru fluxul de ulei hidraulic.

În deceniile următoare, transmisiile automate au devenit din ce în ce mai avansate. Au fost introduse mai multe angrenaje, iar blocurile de supape au devenit mai complexe. În anii 1950, blocurile de supape au început să conțină un număr mai mare de supape care controlau presiunea fluidului hidraulic în diferite părți ale cutiei de viteze, permițând schimbări de viteze mai line și mai precise.

În anii 1960 și 1970, au fost introduse primele componente electronice pentru transmisiile automate. Modulele de control electronic au început să lucreze împreună cu blocurile de supape, permițând un control mai precis și mai eficient al funcționării cutiei de viteze. În această perioadă, blocurile de supape au devenit din ce în ce mai complexe, conținând mai multe supape și canale de curgere a fluidului hidraulic mai complicate.

În anii 1980 și 1990, dezvoltarea tehnologiei microprocesoarelor a condus la o integrare și mai mare a electronicii în transmisiile automate. Unitățile de control electronic (TCU - Transmission Control Units) au început să preia majoritatea funcțiilor de control care fuseseră efectuate anterior de supape și regulatoare mecanice sau pneumatice. Blocurile de supape au continuat să joace un rol cheie, dar designul lor a trebuit să fie adaptat pentru a funcționa cu sistemele electronice avansate.

Transmisiile automate de astăzi sunt sisteme complexe în care blocurile de supape lucrează cu module de control electronic sau sunt integrate în acestea. Un bloc de supape integrat în unitatea de control electronic a unei transmisii automate se numește mecatronică. Blocurile de supape moderne și mecatronice au un număr de senzori și electrovalve controlate cu precizie, care sunt utilizate pentru a controla fluxul de ulei hidraulic pe baza semnalelor de la TCU. Acest lucru face posibilă obținerea unor schimbări de viteze foarte line și rapide, precum și a unui consum redus de combustibil și a unei fiabilități sporite.

Construcție și principiu de funcționare.

Blocul de supape este una dintre cele mai importante componente ale unei transmisii automate, fiind responsabil de controlul fluxului de fluid hidraulic și, astfel, de controlul schimbării treptelor de viteză. 

Blocul supapei este, de obicei, fabricat din aluminiu turnat pentru ușurătate și rezistență la coroziune. Unele dintre componentele cu sarcini mai mari pot fi realizate din aliaje metalice mai robuste. Carcasa conține numeroase canale și găuri care direcționează fluxul de fluid hidraulic către locațiile corespunzătoare din interiorul transmisiei automate. În interiorul blocului de supape, există numeroase supape de diferite tipuri - supape cu bilă, supape cu bobină, supape electromagnetice. Acestea sunt responsabile de deschiderea și închiderea canalelor hidraulice ca răspuns la presiunea fluidului sau la semnalele electrice. Unele supape au arcuri de diferite mărimi și rezistențe care mențin supapele în poziția necesară sau le fac să revină în poziția inițială atunci când presiunea hidraulică sau curentul încetează. Fiecare supapă are o funcție specifică, de exemplu, supape de schimbare, supape de control al presiunii, supape de închidere. Datorită electrovalvelor controlate de TCU, este posibil să se controleze cu precizie presiunea fluidului în circuitele individuale. Secțiunile individuale ale blocului hidraulic sunt separate și sigilate, printre altele, de o așa-numită placă de separare. Aceasta este una dintre componentele principale care sigilează canalele din interiorul blocului de supape. Blocurile de supape și colectoarele de astăzi sunt, de asemenea, echipate cu filtre de diferite modele, a căror sarcină este de a capta orice impuritate din ulei. Cele mai noi modele de blocuri de supape și unități mecatronice sunt echipate cu o serie de senzori, cum ar fi senzorii de viteză de intrare și de ieșire, senzorii de cuplare a vitezelor și ambreiajului (DCT/DSG), presiunea uleiului, temperatura uleiului etc.

Funcționarea și controlul actualelor blocuri de supape și unități mecatronice se bazează pe utilizarea semnalelor de intrare de la o serie de senzori care monitorizează starea de funcționare a transmisiei automate, a motorului și a solicitărilor șoferului. Pe baza acestora, controlerul electronic al cutiei de viteze TCU trimite semnale de control către electrovalve pentru a cupla treapta de viteză corespunzătoare. În funcție de tipul cutiei de viteze, electrovalvele pot gestiona și alte funcții, cum ar fi controlul ambreiajelor individuale (DCT/DSG), activarea ambreiajului Lock-up în convertor, deschiderea sau închiderea circuitului de răcire a uleiului sau activarea sistemului de blocare a parcării. Prin direcționarea corespunzătoare a debitului de ulei prin diferitele canale și supape, se modifică presiunea în secțiunile individuale ale cutiei de viteze. Modificările presiunii hidraulice determină mișcarea actuatorilor (de exemplu, pistoane, ambreiaje, furci), ceea ce duce la schimbarea vitezelor sau la activarea altor funcții. 

Procesul de remanufacturare.

Blocul de supape sau mecatronica este demontat și supus unei curățări preliminare. Toate componentele sunt inspectate vizual pentru a depista eventuale deteriorări vizibile, cum ar fi fisuri, uzură sau coroziune. Dacă nu există astfel de deteriorări, blocul/mecatronica este asamblată cu garnituri noi și apoi testată pe un banc de testare special. Dacă abaterea de la valorile necesare este prea mare, blocul sau mecatronica este dezasamblat în componentele sale individuale pentru o verificare amănunțită. Supapele, canalele blocului hidraulic sunt verificate temeinic, iar etanșeitatea circuitelor hidraulice individuale este verificată. Dacă nu există scurgeri, acestea pot fi restabilite după prelucrarea unei găuri în carcasa blocului și utilizarea unei valve de control supradimensionate. O altă modalitate este înlocuirea părții deteriorate a carcasei blocului sau utilizarea unui bloc de supape/mecatronică complet nou. Una dintre aceste soluții este necesară în cazul deteriorării mecanice sau electronice grave a blocului de supape/mecatronicii.

Un alt tip de daune este reprezentat de defecțiunile electrice/electronice. Nu este neobișnuit să apară probleme cu componentele electronice ale sistemului, cum ar fi senzorii sau controlerul transmisiei automate. În unele cazuri, este posibilă înlocuirea sau repararea componentelor defecte. Dacă acest lucru nu este posibil, singura soluție este înlocuirea controlerului sau a întregului bloc de supape/mecatronică cu unul nou. După înlocuirea controlerului cu un altul, efectuăm o operațiune de clonare a software-ului, astfel încât următorul controler să fie imediat programat corespunzător și gata de funcționare.

Blocul de supape/mecatronica refăcută este testată la presiune pentru a verifica dacă toate supapele și canalele funcționează corect la presiunea hidraulică corectă. Testul are loc în condiții reale de funcționare, simulând diferite scenarii de conducere, pentru a se asigura că funcționează corect în întreaga gamă de funcționare.

Cauze și tipuri de daune

Simptome care pot indica un bloc de supape/mecatronică defectă:

1. Lipsa unor schimbări de viteze line - întârzieri, sacadări sau schimbări de viteze prea bruște.
2. Fără schimbare de viteze sau schimbare limitată a vitezelor, fără viteze.
3. Niciun răspuns sau răspuns întârziat la comutarea între modurile P-R-N-D.
4. Tresăriri sau denivelări la comutarea între modurile P-R-N-D.
5. Lipsa transferului de tracțiune - motorul crește turația, dar vehiculul nu pornește

Cele mai frecvente defecțiuni ale blocului de supape/mecatronicii sunt:

1. Supape deteriorate sau uzate, supape solenoide.
2. Scurgeri, garnituri uzate sau deteriorate.
3. Daune mecanice - zgârieturi, fisuri, deformări.
4. Probleme de software pentru drivere.
5. Probleme cu componentele electronice.