Blok ventilov / mehatronika

Geneza in uporaba.

Ventilni blok (znan tudi kot telo ventila, hidravlični krmilnik ali, v novejšem razvoju, mehatronika) je ključni sestavni del krmilnega sistema samodejnih menjalnikov. Njegova zgodovina je tesno povezana z razvojem samega samodejnega menjalnika, ki se je začel razvijati v začetku 20. stoletja.

Prvi samodejni menjalniki so se pojavili v tridesetih letih prejšnjega stoletja. Leta 1939 je General Motors predstavil menjalnik Hydra-Matic, ki velja za prvi serijsko izdelani samodejni menjalnik. Takrat je bil blok ventilov že sestavni del menjalnika in je služil kot krmilnik pretoka hidravličnega olja.

V naslednjih desetletjih so samodejni menjalniki postajali vse bolj napredni. Uvedenih je bilo več prestav, bloki ventilov pa so postali bolj zapleteni. V petdesetih letih prejšnjega stoletja so ventilovi bloki začeli vsebovati večje število ventilov, ki so uravnavali tlak hidravlične tekočine v različnih delih menjalnika, kar je omogočilo bolj gladko in natančno menjavo prestav.

V šestdesetih in sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so se pojavile prve elektronske komponente za samodejne menjalnike. Elektronski krmilni moduli so začeli delovati v povezavi z ventilnimi bloki, kar je omogočilo natančnejše in učinkovitejše krmiljenje delovanja menjalnika. Ventilni bloki so v tem obdobju postajali vse bolj zapleteni, saj so vsebovali več ventilov in bolj zapletene kanale za pretok hidravlične tekočine.

V osemdesetih in devetdesetih letih prejšnjega stoletja je razvoj mikroprocesorske tehnologije omogočil še večjo integracijo elektronike v samodejne menjalnike. Elektronske krmilne enote (TCU - Transmission Control Units) so začele prevzemati večino krmilnih funkcij, ki so jih prej opravljali mehanski ali pnevmatski ventili in regulatorji. Ventilni bloki so še naprej igrali ključno vlogo, vendar je bilo treba njihovo zasnovo prilagoditi delovanju z naprednimi elektronskimi sistemi.

Današnji samodejni menjalniki so zapleteni sistemi, v katerih bloki ventilov delujejo skupaj z elektronskimi krmilnimi moduli ali so vanje vgrajeni. Ventilni blok, ki je integriran v elektronsko krmilno enoto samodejnega menjalnika, se imenuje mehatronika. Sodobni bloki ventilov in mehatronika imajo številne senzorje in natančno krmiljene elektromagnetne ventile, ki se uporabljajo za krmiljenje pretoka hidravličnega olja na podlagi signalov iz enote TCU. Tako je mogoče doseči zelo gladko in hitro prestavljanje, pa tudi manjšo porabo goriva in večjo zanesljivost.

Konstrukcija in načelo delovanja.

Ventilni blok je eden najpomembnejših sestavnih delov samodejnega menjalnika, ki nadzoruje pretok hidravlične tekočine in s tem prestavljanje prestav. 

Blok ventila je običajno izdelan iz litega aluminija, ki je lahek in odporen proti koroziji. Nekateri bolj obremenjeni sestavni deli so lahko izdelani iz trdnejših kovinskih zlitin. Ohišje vsebuje številne kanale in luknje, ki usmerjajo tok hidravlične tekočine na ustrezna mesta v samodejnem menjalniku. Znotraj bloka ventilov so številni ventili različnih vrst - kroglični ventili, tuljavni ventili, elektromagnetni ventili. Ti so odgovorni za odpiranje in zapiranje hidravličnih kanalov kot odziv na tlak tekočine ali električne signale. Nekateri ventili imajo različno velike in močne vzmeti, ki ventile držijo v želenem položaju ali povzročijo, da se vrnejo v prvotni položaj, ko preneha hidravlični tlak ali tok. Vsak ventil ima specifično funkcijo, npr. ventili za premikanje, ventili za uravnavanje tlaka, zaporni ventili. Zahvaljujoč elektromagnetnim ventilom, ki jih upravlja enota TCU, je mogoče natančno nadzorovati tlak tekočine v posameznih tokokrogih. Posamezni deli hidravličnega bloka so med drugim ločeni in zatesnjeni s tako imenovano ločilno ploščo. To je eden od glavnih sestavnih delov, ki tesnijo kanale v notranjosti bloka ventilov. Današnji bloki ventilov in razdelilniki so opremljeni tudi s filtri različnih izvedb, katerih naloga je zajeti morebitne nečistoče v olju. Novejše izvedbe blokov ventilov in mehatronskih enot so opremljene s številnimi senzorji, kot so senzorji vhodne in izhodne hitrosti, senzorji vklopa prestav in sklopke (DCT/DSG), tlaka olja, temperature olja itd.

Delovanje in krmiljenje današnjih ventilnih blokov in mehatronskih enot temelji na uporabi vhodnih signalov številnih senzorjev, ki spremljajo stanje delovanja samodejnega menjalnika, motorja in zahteve voznika. Na podlagi teh elektronski krmilnik menjalnika TCU pošlje krmilne signale elektromagnetnim ventilom, da ti vključijo ustrezno prestavo. Glede na tip menjalnika lahko elektromagnetni ventili upravljajo tudi druge funkcije, kot so upravljanje posameznih sklopk (DCT/DSG), aktiviranje sklopke Lock-up v menjalniku, odpiranje ali zapiranje kroga za hlajenje olja ali aktiviranje parkirne zapornice. Z ustreznim usmerjanjem pretoka olja skozi različne kanale in ventile se spreminja tlak v posameznih delih menjalnika. Spremembe hidravličnega tlaka povzročijo premik aktuatorjev (npr. batov, sklopk, vilic), kar povzroči menjavo prestav ali aktiviranje drugih funkcij. 

Postopek regeneracije.

Blok ventila ali mehatroniko razstavite in jo predhodno očistite. Vsi sestavni deli se vizualno pregledajo glede vidnih poškodb, kot so razpoke, obraba ali korozija. Če takšnih poškodb ni, se blok/mehatronika sestavi z novimi tesnili in nato preizkusi na posebni preskusni napravi. V primeru prevelikih odstopanj od zahtevanih vrednosti se blok ali mehatronika razstavi na posamezne sestavne dele za temeljito preverjanje. Ventili, kanali hidravličnega bloka se temeljito preverijo, preveri pa se tudi tesnost posameznih hidravličnih krogov. Če puščanje ni prisotno, ga je mogoče obnoviti po strojni izdelavi luknje v ohišju bloka in uporabi prevelikega regulacijskega ventila. Drug način je zamenjava poškodovanega dela ohišja bloka ali uporaba celotnega, popolnoma novega bloka ventila/mehatronike. Ena od teh rešitev je potrebna v primeru hudih mehanskih ali elektronskih poškodb bloka ventila/mehatronike.

Druga vrsta poškodb so električne/elektronske okvare. Neredko se pojavijo težave z elektronskimi komponentami sistema, kot so senzorji ali krmilnik samodejnega menjalnika. V nekaterih primerih je mogoče okvarjene komponente zamenjati ali popraviti. Če to ni mogoče, je edina rešitev zamenjava krmilnika ali celotnega bloka ventilov/mehatronike s povsem novim. Po zamenjavi krmilnika z drugim izvedemo operacijo kloniranja programske opreme, tako da je naslednji krmilnik takoj pravilno programiran in pripravljen za delovanje.

Obnovljeni blok ventilov/mehatronike se tlačno preizkusi, da se preveri, ali vsi ventili in kanali pravilno delujejo pod ustreznim hidravličnim tlakom. Preizkus poteka v dejanskih obratovalnih razmerah s simulacijo različnih voznih scenarijev, da se zagotovi pravilno delovanje v celotnem območju delovanja.

Vzroki in vrste poškodb

Simptomi, ki lahko kažejo na okvaro bloka ventilov/mehatronike:

1. Premikanje prestave ni gladko - zamude, trzljaji ali prepočasno prestavljanje.
2. Brez prestavljanja ali z omejenim prestavljanjem, brez prestav.
3. Pri preklapljanju med načini P-R-N-D ni odziva ali je odziv zakasnel.
4. Pri preklapljanju med načini P-R-N-D prihaja do tresljajev ali udarcev.
5. Pomanjkanje menjalnika - motor se vrti, vendar se vozilo ne zažene.

Najpogostejše okvare bloka ventilov/mehatronike so:

1. Poškodovani ali obrabljeni ventili, elektromagnetni ventili.
2. puščanje, obrabljena ali poškodovana tesnila.
3. Mehanske poškodbe - praske, razpoke, deformacije.
4. Težave s programsko opremo gonilnika.
5. Težave z elektronskimi komponentami.