Blok ventilov / mechatronika

História a aplikácia.

Blok ventilov (známy aj ako teleso ventilu, hydraulický regulátor alebo v novšom vývoji mechatronika) je kľúčovou súčasťou riadiaceho systému automatických prevodoviek. Jeho história je úzko spätá s vývojom samotnej automatickej prevodovky, ktorá sa začala vyvíjať začiatkom 20. storočia.

Prvé automatické prevodovky sa objavili v 30. rokoch 20. storočia. V roku 1939 spoločnosť General Motors predstavila prevodovku Hydra-Matic, ktorá sa považuje za prvú sériovo vyrábanú automatickú prevodovku. V tom čase už bol blok ventilov neoddeliteľnou súčasťou prevodovky a slúžil ako regulátor prietoku hydraulického oleja.

V nasledujúcich desaťročiach boli automatické prevodovky čoraz dokonalejšie. Zaviedlo sa viac prevodových stupňov a bloky ventilov sa stali zložitejšími. V 50. rokoch 20. storočia začali ventilové bloky obsahovať väčší počet ventilov, ktoré riadili tlak hydraulickej kvapaliny v rôznych častiach prevodovky, čo umožnilo plynulejšie a presnejšie zmeny prevodových stupňov.

V 60. a 70. rokoch 20. storočia boli zavedené prvé elektronické komponenty pre automatické prevodovky. Elektronické riadiace moduly začali pracovať v spojení s ventilovými blokmi, čo umožnilo presnejšie a účinnejšie riadenie činnosti prevodovky. Ventilové bloky v tomto období boli čoraz zložitejšie, obsahovali viac ventilov a komplikovanejšie kanály na prúdenie hydraulickej kvapaliny.

V 80. a 90. rokoch 20. storočia viedol vývoj mikroprocesorovej technológie k ešte väčšej integrácii elektroniky do automatických prevodoviek. Elektronické riadiace jednotky (TCU - Transmission Control Units) začali preberať väčšinu riadiacich funkcií, ktoré predtým vykonávali mechanické alebo pneumatické ventily a nastavovače. Bloky ventilov naďalej zohrávali kľúčovú úlohu, ale ich konštrukcia sa musela prispôsobiť spolupráci s pokročilými elektronickými systémami.

Dnešné automatické prevodovky sú komplexné systémy, v ktorých ventilové bloky spolupracujú s elektronickými riadiacimi modulmi alebo sú do nich integrované. Ventilový blok integrovaný do elektronickej riadiacej jednotky automatickej prevodovky sa nazýva mechatronika. Moderné ventilové bloky a mechatronika majú množstvo snímačov a presne ovládaných elektromagnetických ventilov, ktoré sa používajú na riadenie prietoku hydraulického oleja na základe signálov z TCU. Vďaka tomu je možné dosiahnuť veľmi plynulé a rýchle zmeny prevodových stupňov, ako aj nižšiu spotrebu paliva a vyššiu spoľahlivosť.

Konštrukcia a princíp fungovania.

Blok ventilov je jednou z najdôležitejších súčastí automatickej prevodovky, ktorá je zodpovedná za riadenie prietoku hydraulickej kvapaliny, a tým za riadenie radenia prevodových stupňov. 

Blok ventilu je zvyčajne vyrobený z hliníkového odliatku, ktorý je ľahký a odolný voči korózii. Niektoré viac zaťažované komponenty môžu byť vyrobené z odolnejších kovových zliatin. Skriňa obsahuje množstvo kanálov a otvorov, ktoré usmerňujú tok hydraulickej kvapaliny do príslušných miest vo vnútri automatickej prevodovky. Vo vnútri ventilového bloku sa nachádza množstvo ventilov rôznych typov - guľové ventily, cievkové ventily, elektromagnetické ventily. Tie sú zodpovedné za otváranie a zatváranie hydraulických kanálov v reakcii na tlak kvapaliny alebo elektrické signály. Niektoré ventily majú pružiny rôznej veľkosti a pevnosti, ktoré udržiavajú ventily v požadovanej polohe alebo spôsobujú ich návrat do pôvodnej polohy po zastavení hydraulického tlaku alebo prúdu. Každý ventil má špecifickú funkciu, napr. posunovacie ventily, ventily na reguláciu tlaku, uzatváracie ventily. Vďaka elektromagnetickým ventilom riadeným jednotkou TCU je možné presne regulovať tlak kvapaliny v jednotlivých okruhoch. Jednotlivé časti hydraulického bloku sú okrem iného oddelené a utesnené tzv. oddeľovacou doskou. Tá je jedným z hlavných komponentov utesňujúcich kanály vo vnútri ventilového bloku. Dnešné ventilové bloky a rozdeľovače sú vybavené aj filtrami rôznych konštrukcií, ktorých úlohou je zachytávať prípadné nečistoty v oleji. Ventilové bloky novšej konštrukcie, ako aj mechatronické jednotky sú vybavené množstvom snímačov, ako sú snímače vstupných a výstupných otáčok, snímače zaradeného prevodového stupňa a zaradenej spojky (DCT/DSG), tlaku oleja, teploty oleja atď.

Fungovanie a riadenie dnešných ventilových blokov a mechatronických jednotiek je založené na využívaní vstupných signálov z množstva snímačov, ktoré monitorujú prevádzkový stav automatickej prevodovky, motora a požiadavky vodiča. Na ich základe elektronická riadiaca jednotka prevodovky TCU vysiela riadiace signály do elektromagnetických ventilov s cieľom zaradiť príslušný prevodový stupeň. V závislosti od typu prevodovky môžu elektromagnetické ventily riadiť aj ďalšie funkcie, ako je ovládanie jednotlivých spojok (DCT/DSG), aktivácia spojky Lock-up v meniči, otvorenie alebo uzavretie okruhu chladenia oleja alebo aktivácia parkovacieho zámku. Vhodným usmerňovaním prietoku oleja cez rôzne kanály a ventily sa mení tlak v jednotlivých sekciách prevodovky. Zmeny hydraulického tlaku spôsobujú pohyb akčných členov (napr. piestov, spojok, vidlíc), čo vedie k zmene prevodového stupňa alebo aktivácii iných funkcií. 

Proces regenerácie.

Blok ventilu alebo mechatronika sa demontuje a predbežne vyčistí. Všetky komponenty sa vizuálne skontrolujú, či nie sú viditeľne poškodené, napríklad prasklinami, opotrebovaním alebo koróziou. Ak sa takéto poškodenie nevyskytne, blok/mechatronika sa zmontuje s novými tesneniami a potom sa otestuje na špeciálnej skúšobnej stolici. Ak je odchýlka od požadovaných hodnôt príliš veľká, blok alebo mechatronika sa rozoberie na jednotlivé komponenty na dôkladné overenie. Dôkladne sa overujú ventily, kanály hydraulického bloku a kontroluje sa tesnosť jednotlivých hydraulických okruhov. Ak nie je prítomná netesnosť, je možné ju obnoviť po opracovaní otvoru v skrini bloku a použití predimenzovaného regulačného ventilu. Ďalším spôsobom je výmena poškodenej časti telesa bloku alebo použitie kompletného, úplne nového bloku ventilu/mechatroniky. Jedno z týchto riešení je potrebné v prípade vážneho mechanického alebo elektronického poškodenia bloku ventilu/mechatroniky.

Ďalším typom poškodenia sú elektrické/elektronické poruchy. Nezriedka sa vyskytujú problémy s elektronickými komponentmi systému, ako sú snímače alebo riadiaca jednotka automatickej prevodovky. V niektorých prípadoch je možné chybné komponenty vymeniť alebo opraviť. Ak to nie je možné, jediným riešením je výmena riadiacej jednotky alebo celého bloku ventilov/mechatroniky za úplne novú. Po výmene regulátora za iný vykonáme operáciu klonovania softvéru, takže ďalší regulátor je okamžite správne naprogramovaný a pripravený na prevádzku.

Repasovaný blok ventilov/mechatronika sa testuje tlakom, aby sa skontrolovalo, či všetky ventily a kanály fungujú správne pri správnom hydraulickom tlaku. Test prebieha v reálnych prevádzkových podmienkach simulujúcich rôzne scenáre jazdy, aby sa zabezpečilo, že funguje správne v celom prevádzkovom rozsahu.

Príčiny a typy poškodenia

Príznaky, ktoré môžu naznačovať chybný blok ventilov/mechatroniku:

1. Nedostatočne plynulé radenie prevodových stupňov - oneskorenia, trhnutia alebo príliš prudké zmeny prevodových stupňov.
2. Žiadna zmena prevodového stupňa alebo obmedzená zmena prevodového stupňa, žiadne prevodové stupne.
3. Žiadna odozva alebo oneskorená odozva pri prepínaní medzi režimami P-R-N-D.
4. Trhnutie alebo nárazy pri prepínaní medzi režimami P-R-N-D.
5. Chýbajúci prevod - motor sa roztočí, ale vozidlo sa nepohne.

Najčastejšie poruchy ventilového bloku/mechatroniky sú:

1. Poškodené alebo opotrebované ventily, elektromagnetické ventily.
2. Netesné, opotrebované alebo poškodené tesnenia.
3. Mechanické poškodenie - škrabance, praskliny, deformácie.
4. Problémy so softvérom ovládača.
5. Problémy s elektronickými komponentmi.