Особенности АКПП Aisin Warner TF-80SC второго поколения для автомобилей Volvo

Введение

Автовладельцы автомобилей марки Volvo с автоматическими коробками передач часто сталкиваются с вопросом необходимости технического обслуживания АКПП, прежде всего с заменой трансмиссионной жидкости (АТФ) и фильтра.

Следует сразу отметить, что для автомобилей с пятиступенчатыми АКПП Aisin Warner AW 55/50 SN и AW 55/51 SN, а также шестиступенчатыми АКПП AW TF-80SC/SD и более поздними восьмиступенчатыми АКПП TG-81SC возможности замены фильтра без демонтажа АКПП и ее разборки нет. В связи с этим требование к сохранению чистоты трансмиссионной жидкости для данных АКПП представляется необходимым.

Согласно руководству по эксплуатации, АТФ в данных коробках залита на весь срок службы – до капитального ремонта. Однако, уже к 60-100 тысячам километров многие владельцы сталкиваются с проблемами при переключении передач, сопровождающимися толчками и пробуксовками. Одной из причин является абразивный износ рабочих поверхностей золотников и поршней продуктами износа фрикционной накладки гидротрансформатора и пакетов фрикционов. При этом сама трансмиссионная жидкость остается вполне работоспособной, однако частицы фрикционной пыли со временем образуют более крупные кластеры, способствующие ускоренному абразивному износу золотников линейных соленоидов, а также магистралей клапанной плиты. Наиболее крупные частицы задерживаются фильтром, однако высокодисперсные частицы продолжают циркуляцию в системе. Вторым неблагоприятным фактором является формирование отложений этих частиц на стенках магистралей клапанной плиты, вызывая серьезное ухудшение качества переключения передач. Третий фактор связан с агрегацией высокодисперсных частиц в более крупные кластеры и, как следствие, снижению ресурса несменяемого фильтра АКПП. Установка дополнительных фильтров типа Magnefine представляется нецелесообразной, поскольку дополнительный фильтрующий элемент создает избыточное сопротивление потоку. У данных фильтров отсутствуют данные по характеристикам фильтрации. Например, у гидравлических фильтров MANN для трансмиссий Liebherr, указаны сопротивление потоку, качество фильтрации от размера частиц и так далее.

Помимо указанных выше негативных факторов, грязная АТФ теряет одно из основных своих свойств – вязкость. Вязкость к 60 тысячам километров условного пробега может снизиться до 10…15% при рабочей температуре АКПП (Траб~85…95 C), кроме того существенно растет кислотное число, влияющее на состояние медьсодержащих втулок масляного насоса и теплообменника АКПП, что вместе с ухудшением теплоотвода из-за загрязнения в процессе эксплуатации корпуса АКПП, радиаторов и ДВС, ведет к росту температуры жидкости.

Все вышеперечисленное приводит к выводу, что замена жидкости АКПП должна, вопреки мнению VСС, выполняться в укороченный интервал замены, не превышающий 60 тысяч километров.

1 Информация из тренинга производителя АКПП

Рекомендация большинства автопроизводителей, устанавливающих указанные АКПП на свои автомобили основывается, прежде всего, на привлечении потенциальных покупателей новых автомобилей за счет снижения расходов на техническое обслуживание в пределах срока гарантии. При этом автопроизводитель обоснованно считает, что за рамками гарантийных обязательств первый, а тем более последующие владельцы, будут снижать стоимость обслуживания за счет использования неоригинальных запасных частей и расходных материалов, выбирать неофициальные СТОА для обслуживания ТС. В связи с этим реальный расчет делается на пробеги порядка 150-200 тысяч км, не более. После чего подразумевается крупноузловой ремонт.
В странах ЕС, США и Канады распространенной практикой является замена дефектного узла на восстановленный в заводских условиях. В силу особенностей российского законодательства развить ребилдинг на территории РФ весьма проблематично, поэтому ремонтом АКПП в основном занимаются небольшие компании и СТОА, часто не имеющие ни требуемого оборудования, ни квалифицированного персонала. О гарантиях качества со стороны таких СТОА не может быть и речи. Сравните возможности и гарантийные обязательства завода «Рекро» (Цесис, Латвия) и большинства организаций по ремонту АКПП на территории РФ. 2 года и 100 тысяч километров пробега против, как правило, полугода-года и 20-25 тысяч километров. Исключения, увы, лишь подтверждают правило.
Иного мнения придерживается разработчик и производитель АКПП Aisin Seiki Co, несущий в том числе репутационные потери как производитель якобы ненадежных АКПП. Ниже приводятся выдержки из тренинга Aisin по АКПП. Сразу следует отметить, что при этом Aisin продвигает свой сервисный продукт – трансмиссионную жидкость Aisin AFW+. Поэтому к самому тренингу следует относиться с некоторым скепсисом, хотя основная информация вполне соотносится с наблюдениями автора.
На рисунках 1…3 представлены основные особенности автоматических трансмиссий и жидкостей для них.

Рисунок 1 – В качестве примера приводятся основные элементы конструкции АКПП

Рисунок 2 – Подчеркивается принципиальная разница в устройстве гидрообъемной автоматической коробки передач и вариатора. Разные механизмы передачи крутящего момента – принципиально разные требования к фрикционным свойствам трансмиссионных жидкостей (вязкость – не главное!)

Рисунок 3 – Назначение трансмиссионных жидкостей. Обратите внимание на предельную с точки зрения производителя температуру объема жидкости в АКПП

На рисунках 4…7 приводится информация производителя АКПП о последствиях несвоевременной замены АТФ и рекомендации производителя.

Рисунок 4 – Результаты несвоевременной замены АТФ – накопление продуктов износа

Рисунок 5 Результаты несвоевременной замены АТФ – засорение фильтра и масляное голодание АКПП

Рисунок 6 – Выводы

Рисунок 7 – Рекомендации к замене – раз в 2 года или 20 тысяч километров пробега в современных (город, пробки — реже трасса) условиях эксплуатации

На рисунке 8 из тренинга Aisin в качестве примера приводятся рекомендованные японскими производителями автомобилей интервалы замены.

Рисунок 8 – Рекомендованные интервалы замены для автомобилей японского производства

Из рисунка 8 следует, что при эксплуатации в тяжелых условиях некоторые автопроизводители снижают интревал замены вдвое. Замечу, что ранее для рынка США и Канады существовало негласное правило выполнять замену жидкости в АКПП каждые две замены масла в ДВС, то есть для автомобилей марки Volvo, если следовать данному правилу, получаем интервал замены не более 40 тысяч км или 2 лет.

2 Масла для АКПП AW 55 50/51 SN и TF-80SC первого поколения

Для указанных выше АКПП вопросов с применением оригинальных АТФ и подбором заменителей не возникает: это АТФ допуска JWS-3309 – оригинальные жидкости производства Exxon-Mobil OEM Volvo 1161640 (1 л) и Toyota IV, являющиеся полными аналогами, жидкость Mobil 3309, а также жидкости-заменители данного допуска. Наиболее полно из аналогов жидкости Toyota IV соответствует Idmetsu ATF TLS. Неплохо себя зарекомендовали мульти-АТФ некоторых производителей, например, Petro-Canada Dura Dirve MV, Aisin AFW+. В то же время автор не видит необходимости применения мульти-АТФ при наличии доступной по цене и строго соответствующей требованиям JWS-3309 жидкости Toyota IV.

3 Отличия в конструкции АКПП TF-80SC второго поколения и применяемая в данных АКПП трансмиссионная жидкость

Начиная с 2011 модельного года в автомобилях марки Volvo устанавливаются АКПП второго поколения.
ВНИМАНИЕ: начиная с июля 2010 года выпуска проверять поколение АКПП следует по VIN в VIDA, поскольку для части автомобилей Volvo с некоторыми бензиновыми двигателями и долгое время для автомобилей модели XC90 силовой агрегат поставлялся с АКПП первого поколения. Применение низковязкой жидкости хоть и допускается во всех рассматриваемых АКПП, однако не рекомендуется в связи с наличием естественного износа, возможностью некорректной работы гидромодуля и повышенным износом при скоростях более 150 км/ч.

Основные отличия АКПП TF-80SC второго поколения сведены в таблицу 1.

В АКПП TF-80SC второго поколения применяется АТФ допуска AW-1, оригинальный номер Volvo OEM 31256774 (1 л). Следует отметить, что допуск AW-1 не совсем корректный. AW-1 это кросс-допуск для жидкостей JWS-3309, JWS-3314, JWS-3317, JWS-3324 в том смысле что допускается переход с полной заменой жидкости с допуском ниже на более высокий номер. В то же время при повышении естественного износа или наличия спорадических перетоков на части данных АКПП, связанных с форс-мажорной сменой поставщика уплотнений для Aisin Seiki Co., существует возможность обратной замены на более вязкое масло типа JWS-3309. Однако данная замена выполняется «по показаниям».

Оригинальная жидкость OEM Volvo 31256774 полностью соответствует жидкости стандарта JWS-3324. Для доказательства данного утверждения и дальнейшего неразрушающего контроля за состоянием АКПП в процессе эксплуатации автором был проведен сравнительный анализ оригинальных жидкостей OEM Volvo 31256774 и Toyota WS p/n 00289-ATFWS производства США. На рисунках 9 и 10 представлены формуляры исследований определением в независимой аккредитованной лаборатории основных физико-химических свойств указанных жидкостей и элементного состава присадок, на рисунке 11 для определения соответствия базовых масел представлен ИК-спектр двух жидкостей.

Рисунок 9 – Основные физико-химические свойства и элементный состав присадок АТФ Volvo 31256774

Рисунок 10 – Основные физико-химические свойства и элементный состав присадок АТФ Toyota WS p/n 00289-ATFWS

Рисунок 11 –ИК-спектры Фурье жидкостей Volvo 31256774 (красная линия) и Toyota WS p/n 00289-ATFWS (синяя линия). Расхождение пиков в области 3000-2800 см^-1 не несет информативной нагрузки и соответствует произвольным колебаниям CH3- CH2- CH- в молекулах углеводородов.

Как следует из данных рисунков 9…11, жидкости как по кинематической вязкости, составу присадок, так и по составу базовых масел практически полностью соответствуют друг другу. Незначительные различия в результатах связаны с производственными допусками и погрешностью измерений. Основным типом базового масла является гидрокрекинговое базовое масло высокого качества – VHVI. Оба продукта характеризуются высоким индексом вязкости и низкой кинематической вязкостью в зоне рабочих температур.

Автор на своем автомобиле Volvo XC70 (2011MY, июль 2010 г.в.) с АКПП TF-80SC второго поколения эксплуатирует рассматриваемую выше жидкость Toyota WS. Через два года и 21 тысячу километров эксплуатации была произведена плановая замена жидкости. Отработанная жидкость (та же серия, что и представленная в отчетах исследований на рисунках 10 и 11) была передана для определения изменений физико-химических свойств и оценки износа узла. На рисунке 12 представлен протокол испытаний.

Рисунок 12 – Основные физико-химические свойства и элементный состав присадок, распределение твердых частиц АТФ Toyota WS p/n 00289-ATFWS после 21 тысячи километров эксплуатации

Из данных рисунка 12 следует, что присутствует умеренный износ трансмиссии. Содержание меди может быть вызвано не только механическим износом втулок АКПП, но и коррозией штатного теплообменника, плановый срок службы которого составляет 5-6 лет и запланирован к проверке и возможной замене при следующей смене АТФ в 2017 году. По имеющимся на данный момент данным часть дисков пакета фрикционов содержат соединения меди. И маркерами меди может объясняться эксплуатационный износ пакета фрикционов.

Содержание алюминия и кремния обусловлено, по-видимому, незначительным износом клапанной плиты. Количество и распределение твердых частиц в пределах нормы, однако при увеличении интервала замены вдвое возможно агрегирование мелкодисперсных частиц и рост числа частиц поперечником более 5…6 мкм, что существенно ускорит износ.

Фильтрация частиц с характерными размерами более 3…5 мкм в поперечнике может дополнительно осуществляться внешним фильтром с бумажной мембраной в магистрали низкого давления («обратка»), однако при его использовании из-за отсутствия достоверных данных по эксплуатации АКПП с дополнительным фильтром под вопросом остается оценка избыточного сопротивления потоку в системе смазки. Скорее всего, применение фильтра с бумажной мембраной целесообразно только при использовании в АКПП фильтров с металлической сеткой либо на АКПП после капитального ремонта.

Дополнение: методами термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии проведено исследование образца жидкости Toyota WS 00289-ATFWS.

Рисунок 13 — ТГА-ДСК-кривые образца трансмиссионной жидкости ATF Toyota WS. Среда — воздух, скорость нагрева 10 С/мин. Прибор SDT Q600.

Из рисунка 13 видно что в диапазоне температур 30…100 градусов потери веса практически не наблюдается, в то же время виден значительный эндотермический пик соответствующий испарению из образца воды и легких углеводородов с температурами кипения порядка 50…60 градусов.

В диапазоне 100…150 градусов продолжается незначительное испарение легкой фракции (потеря веса порядка 3…4%). Однако в диапазоне 150…190 градусов начинается слабое выделение теплоты, вероятнее всего отвечающее стадии предварительного окисления масла (для АТФ это соответствует зоне интенсивного старения и термодеструкции масла) и последующая зона 190…285 С испарения компонентов термодеструкции с поверхности пробы. Именно в этой зоне наблюдается резкая потеря веса (27% от исходного). Точка на диаграмме соответствующая 287,73 С является точкой вспышки образца и начала процесса горения на воздухе. В зоне температур 287,73…339,77 С наблюдается мощный экзотермический пик соответствующий горению масла. Температура 339,77 С — это температура при которой вся основная масса АТФ выгорает. Остаточный вес образца 12…13% от исходного представляет из себя кокс, который продолжает тлеть до температуры 450 С — вес 7% от исходного.

Следует отметить, что ТГА-ДСК-исследование определяет динамику испарения и горения веществ от температуры, используются компактные (~20 мг) образцы, поэтому в сравнении с NOACK, где для определения температуры вспышки применяется массивный образец (65 г), значения температуры вспышки завышены. В то же время данный метод является аналитическим, позволяя сравнивать между собой горение нескольких различных образцов (в частности ТГА-ДСК для Toyota WS делался как эталон для сравнения данной АТФ и АТФ Totachi WS), определять старение материалов, в частности деструкцию ГСМ в процессе эксплуатации.

Дополнение: наиболее полным аналогом оригинальных OEM жидкостей Toyota WS/JWS-3324 является Idmetsu TLS-LV.

Дополнение: из нестандартных ATF великолепно проявила себя Cupper ATF 2+, имеющая принципиально иной пакет присадок, в корне меняющий механизм трения. ATF 2+ Содержит значительное количество эстеров и ПАОМ в базе, обладает металлоплакирующим эффектом.

4 Автоматическая коробка передач TG-81SC

TG-81SC – это 8-скоростная автоматическая гидромеханическая коробка передач с электронным управлением, созданная совместно с компанией Aisin AW. На рисунке 14 представлен общий вид АКПП TG-81SC в сравнении с TF-80SC.

При использовании 8 скоростей двигатель может работать под нагрузкой с максимальной эффективностью. При сохранении низких оборотов двигателя снижается расход топлива и, как следствие, уменьшается уровень выбросов CO2.

Рисунок 14 – Общий вид АКПП TG-81SC (слева) и TF-80SC (справа). Обратите внимание на наличие у 8-ступенчатой АКПП встроенного теплообменника

Предлагаются две версии коробки передач TG-81SC для двигателей с разным крутящим моментом. В версии, предназначенной для двигателей с максимальным крутящим моментом 350 Нм, т.е. двигателей B4204T11/T12/T15, установлено меньше дисков и валов с малым диаметром по сравнению с версией, предназначенной для двигателей B4204T9/T10 и D4204T5. При этом планетарные механизмы и система управления остались без изменений.

Кроме того исполнение каждой базовой версии коробки передач отличается для бензинового и дизельного двигателя. Основные отличия:
• конструкция гидротрансформатора
• конструкция соединительного фланца

Новая АКПП имеет следующие особенности:
• внедрена с Geartronic/режимом Спорт, как единственная опция.
• датчик положения передачи встроен в TCM. Определенное положение датчика соответствует конкретному значению напряжения. Сигналы напряжения генерируются по принципу действия датчика Холла.
• lock-up для передач переднего хода.
• гидротрансформатор с блокировочной и пробуксовочной функцией lock-up для бензиновых двигателей. Функция lock-up дизельных двигателей устанавливается либо в полностью закрытое или полностью открытое положение.
• по сравнению с коробкой передач TF-80SC/SD устанавливается компактный (механический) масляный насос с более низкой производительностью и внешними размерами, снижающий потери в системе привода. Это достигается за счет изменения требований к масляному потоку в коробке передач, т.е. снижения внутренней утечки.
• лепестки переключения передач, установленные за рулевым колесом, позволяют водителю вручную переключать передачи, не отрывая рук от рулевого колеса.
• два планетарных механизма один за другим. Передний — планетарный механизм Лепельте, а задний — механизм Равинью. В результате создана компактная коробка передач с относительно небольшими габаритными размерами. В планетарном механизме Лапелеьте имеются два комплекта планетарных передач. В планетарный механизм Равинью входят две солнечные шестерни и два комплекта планетарных шестерен.
• для получения 8 скоростей передний планетарный механизм оснащен дополнительным комплектом планетарных передач по сравнению с коробкой передач TF-80SC/SD.
• для контроля потока гидравлической жидкости в систему управления входит 9 соленоидов.
• в систему управления интегрирован электрический масляный насос EMOP (Electro Magnetic Oil Pump). EMOP поддерживает гидравлическое давление и, следовательно, задействование муфты С1, когда двигатель отключается во время цикла Start/Stop.
• максимальный крутящий момент на выходе коробки передач ограничивается (двигателем) и зависит от двигателя, для которого эта коробка предназначена:
B4204T11/T12/T15 = 350 Нм
B4204T9/T10 = 400 Нм,
D4204T5 = 400 Нм
• масляный теплообменник установлен на коробке передач. Масло охлаждается/нагревается с помощью охлаждающей жидкости двигателя.
• классификация масла (трансмиссионной жидкости) такая же как для TF-80SC/SD (всегда руководствоваться VIDA).
• объем масла прим. 7 литров.
• уровень масла проверяется с помощью уравнительной трубки (в коробке передач отсутствует обычный масломерный щуп).

Выводы
1. Качественными заменами оригинальным АТФ являются: для OEM Volvo 1161640 – Toyota IV, для OEM Volvo 31256774 – Toyota WS.
2. Рациональный интервал замены в городском режиме составляет 20…30 тысяч км или 2…3 кода, в зависимости от того, что наступит ранее.

Комментирование закрыто.