Вариатор: плюсы и минусы коробки передач, советы по её эксплуатации

Выбирая из автомобилей с разными трансмиссиями, рано или поздно все зададутся вопросом: вариатор или «автомат», что лучше? Рассказываем, чем вариатор отличается от «автомата» и какие у него плюсы и минусы.

Что такое вариатор

Вариатор — это разновидность АКПП, которая передаёт крутящий момент от двигателя авто к его колёсам, удерживая обороты мотора в оптимальном диапазоне. Эта трансмиссия скорее «автомат», чем «механика» — в отличие от «робота», она работает в полностью автомати­ческом режиме и не имеет сцеплений как таковых. Плюс к этому она ещё и не пере­ключает передачи в буквальном понимании этих слов. Именно поэтому она часто называется «бесступен­чатой», или CVT (Continuously Variable Transmission).

Конечно, у вариатора есть присущие только ему особен­ности и отличия от привычной АКПП.

Чем отличается «автомат» от вариатора

Итак, вариатор и «автомат», в чём разница? С точки зрения органов управления её нет вообще. Любому, кто водил автомобиль с АКПП, в машине с вариатором будет всё знакомо: две педали — газа и тормоза, плюс селектор режимов с теми же позициями P, R, N, D. На относительно старых моделях они могут быть допол­нены режимом L, а большинство современных вариаторов пред­лагают и ручной режим пере­ключения «передач». О том, почему это слово здесь в кавычках, — чуть позже.

Но достаточно проехать километр-другой, чтобы понять: едет машина с вариатором не так, как с АКПП. При ускорении её двигатель не исполняет привычное глиссандо, раскручи­ваясь с низких оборотов к высоким на каждой передаче. Вместо этого мотор «зависает» на одной ноте где-то выше середины шкалы тахометра, и эта заунывная песня часто сбивает с толку неопытных водителей. Им кажется, что автомобиль теряет в динамике: двигатель постоянно «тупит», отклик на прибавку газа едва заметен, а при интенсивном разгоне будто включается какое-то незримое сдер­живание... Хотя в действи­тельности многие модели с CVT по разгону не уступают столь же мощным автомобилям-одно­классникам с «автоматами».

Почему так происходит? Потому что у вариатора, в отличие от других трансмиссий, по сути, всего одна ступень — но её передаточное отношение может плавно увели­чиваться и уменьшаться в несколько раз. Это и происходит на разгоне. Если простыми словами, то двигатель постоянно работает с максимальной эффектив­ностью — на оборотах, где выдаёт максимум тяги, а вариатор регулирует передаточное отношение так, чтобы эти обороты соответ­ствовали текущей скорости. Это и создаёт эффект «зависания» двигателя.

А когда от мотора не требуется полная отдача, например, при равно­мерном движении по ровной дороге, CVT подбирает такое пере­даточное отношение, чтобы тот расходовал как можно меньше топлива. В итоге бесступен­чатая трансмиссия оказы­вается самым эффективным методом передачи вращения двигателя на колёса. В теории.

На практике работа двигателя на постоянных оборотах и на одной ноте действи­тельно не очень комфортна для водителя — и потому разра­ботчики вариаторов вынуждены применять алгоритм «виртуаль­ных ступеней». При разгоне коробка на какое-то время фиксирует своё передаточное отношение, давая оборотам расти вместе со скоростью автомобиля. Потом быстро переходит на другое передаточное отношение и снова фиксирует его. Таких виртуальных ступеней у CVT может быть сколько угодно, но обычно ограничи­ваются 6–8 «передачами». И даже делают псевдоручной режим их выбора — для тех водителей, которые хотят управлять трансмиссией самостоятельно.

Ещё один нюанс кроется в способности машины замедляться с помощью торможения двигателем. Это — важный приём, например, при длительных спусках (он позволит не перегреть тормоза), но в автомобилях с вариаторами, в отличие от тех, что оснащены АКПП, как раз с этим есть загвоздка. В момент торможения трансмиссии не нужно оптимальное передаточное число — для лучшего замедления оно должно быть существенно ниже, чтобы колёса были вынуждены раскручивать мотор. И вариатор с этим справляется не очень хорошо.

Далее — кратко об устройстве вариатора.

Основа CVT — клиновидный ремень, передающий вращение с ведущего конуса на ведомый. Каждый из них, в свою очередь, состоит из двух половинок. Сдвигая и раздвигая эти половинки, можно заставить ремень работать на большем или меньшем радиусе шкива. Соответ­ственно, чем больше этот радиус будет на ведущем шкиве и меньше — на ведомом, тем ниже будет передаточное отношение всей передачи. И наоборот. Надо только добиться плавной и синхронной регулировки обоих шкивов. Это делает гидро­система, которой управляет электронный блок.

Бытует мнение, что поскольку у шкивов и ремня нет никаких зубьев, как на шестернях, возможно и проскаль­зывание между ними, снижающее КПД такой трансмиссии. На самом деле проскальзывание ремня — это признак неисправности вариатора, заводского брака или нарушения правил езды. В таких случаях рекомендуется обратиться в ближайшее СТО, где есть специалисты по таким коробкам. Этот же ремень, забегая вперёд, чаще всего становится и причиной большинства бед вариатора.

Наглядный пример, чем отличается вариатор от автомата. Принцип работы CVT на примере 3D-модели

Вариатор как коробка передач: плюсы и минусы

На первый взгляд, трансмиссии CVT несут в себе только плюсы:

• обеспечи­вают плавную работу, низкий уровень шума и вибраций;
• увеличивают КПД двигателя на 5–10% по сравнению со стандартными АКПП;
• обеспечивают высокое быстро­действие в подборе оптимального передаточного отношения;
• дают динамичное ускорение благодаря отсутствию необходимости переключения между передачами;
• не создают критических нагрузок на двигатель;
• позволяют экономить топливо.

Про КПД хотелось бы пояснить отдельно. Этот показатель выше, чем у привычной АКПП, именно за счёт отсутствия переключения между передачами. Когда происходит переключение, то обороты двигателя падают и затем начинается разгон до оптимальных показателей, после чего идёт «сдвиг» на следующую ступень с новым падением оборотов и разгоном. У вариатора же такой проблемы нет, так как ремень плавно двигается по шкивам. Соответственно, нет просадки по оборотам, и благодаря этому повышается КПД двигателя.

Казалось бы, зачем тогда автоматическая коробка передач, если вариатор во всём лучше? Но не всё так однозначно. На деле реальная коробка устроена не так просто, как было описано выше. Чтобы плавно подавать крутящий момент к вариатору в начале движения и разрывать его при остановке, на входном валу должен стоять гидротранс­форматор — практически такой же, как и у обычного «автомата».

Ещё нужен точный и мощный гидро­привод — ведь ему приходится сжимать части шкивов так, чтобы исключить проскаль­зывание ремня. А для гидроблока и гидротранс­форматора также необходим производи­тельный масляный насос. Обязатель­ная часть — электронный блок управления, связанный с датчиками положения педалей, селектором коробки и блоком управления двигателем. Наконец, необходим ещё и радиатор для охлаждения трансмис­сионного масла, которое в некоторых режимах может разогреваться внутри вариатора очень быстро.

Главное конструктивное отличие вариатора от «автомата» в том, что в нём отпадает необходи­мость в множестве муфт и валов, планетарных или шестерён­чатых передачах, чтобы получить нужное современ­ному авто­мобилю количество ступеней. Потому что сдвижные шкивы и без всего этого обеспечат достаточный диапазон пере­даточных отношений. В резуль­тате CVT-коробки на агрегатном уровне получаются проще, легче, компактнее и содержат элементарно меньшее число частей. А чем меньше деталей, тем выше, в теории, должна быть надёжность. Однако же некоторые вариаторы имеют совсем иную репутацию...

Самая нагруженная деталь — это шкивы. Самая ответ­ственная и при этом самая дорогая деталь — металлический ремень, который обычно пред­ставляет из себя либо набор хитро соединённых между собой поперечных стальных пластин, либо сложную много­звенную цепь. Если что-то из сказанного сделано с недо­статочным качеством, эксплу­атируется с повышенными нагрузками либо с наруше­нием интервалов обслужи­вания, то досрочная замена ремня — а это очень затратная процедура, требующая полной разборки коробки, — практически гарантирована.

Если же произойдёт разрыв ремня на ходу, то коробку придётся полностью менять. Дело в том, что металлические звенья разлетаются по всей конструкции, ломая и деформируя её. Пока что решение этой проблемы только одно — приобретать детали на замену исключительно у проверенных поставщиков, соблюдать правила эксплуатации автомобиля и регулярно проводить полное техобслуживание вариатора.

Минусы вариатора:

• однообразные ускорения, которые не всегда нужны;
• сложная электроника;
• уязвимый ремень, который требует особого внимания при покупке машины и в процессе её использования;
• дорогой ремонт и техобслуживание.

Последний пункт разберём подробнее, так как он наиболее важный. В случае выбора между вариатором и АКПП он имеет существенный вес.

Какая разница в обслуживании между вариатором и «автоматом»

Ломаться в CVT особо нечему. Единственное слабое место — вышеупомянутый ремень. Нет, неожиданные поломки, конечно, бывают — владельцам «вариаторных» машин тоже иногда приходится вызывать эвакуатор. Но такие дефекты не носят системный характер и для каждой конкретной модели бесступен­чатой трансмиссии могут быть свои. Например, у печально известного японского вариатора JF015Е слабыми были подшип­ники валов и солнечная шестерня встроенной в коробку планетарной передачи. А у агрегата JF011Е той же фирмы они служат долго и без проблем.

В вариаторах критичен прежде всего постепенный (но порой слишком быстрый) износ самых уязвимых деталей. Поэтому, в отличие от рекомендаций к АКПП, здесь на первый план выходит неукоснитель­ное соблюдение регламентов обслужи­вания этих агрегатов. А если вы ставите перед собой цель добиться от CVT беспроблемной работы на протяжении 150–200 тысяч км (что, как показывает опыт, вполне возможно — на некоторых автомо­билях, где с относи­тельно слабым мотором сочетался крепкий вариатор, проблемы с последним начинались только после 300 тысяч!), то однозначно стоит перейти на более плотный график обслужи­вания с меньшими межсервис­ными интервалами.

Самое главное — меняйте трансмис­сионное масло каждые 40–50 тысяч км. Требо­вания к маслу в вариаторе, пожалуй, ещё жёстче, чем в «автомате». Ведь ему, с одной стороны, нужно смазывать трущиеся детали, в том числе шкивы и ремень. С другой стороны, те не должны проскаль­зывать друг относи­тельно друга. Рекомендо­ванная произво­дителем частота смены (первая — обычно не раньше 80–100 тысяч) рассчитана на то, чтобы с CVT ничего не случилось в течение гарантий­ного срока. Но при таком растянутом и мало­бюджетном цикле обслужи­вания масло может уже терять свои свойства, а вариатор накапливать в себе мелкую стружку, которая вырабаты­вается при контакте ремня со шкивами и ускоряет износ деталей.

Важно! При смене масла снимайте поддон и чистите магниты. Они служат для улавли­вания продуктов износа. Не оставляйте без внимания и клапаны в гидро­системе — они тоже должны быть чистыми.

Исключите смешивание трансмис­сионных масел разных произво­дителей, а также переход на масло другой вязкости, хотя оно формально тоже может считаться подходящим. В част­ности, при нашем климате не стоит переходить с масел типа NS-3 на NS-2 для жарких стран. Наиболее надёжный вариант — использовать масла, продава­емые под брендом автопроизво­дителя, и приобретать их в проверенных местах. Например, у официального дилера.

Кроме этого, необходимо выполнять ещё несколько пунктов.

• Обязательно меняйте фильтры грубой и тонкой очистки. Все фильтрующие элементы должны быть оригиналь­ными и новыми. При необходи­мости замените старые прокладки — течи масла из вариатора недопустимы, ведь при его недостатке коробка очень быстро выйдет из строя.
• Необходимо отказаться от «быстрых» промывок или экспресс-замен масла под давлением. Они несут потенциаль­ную опасность для CVT — накопленная стружка и металли­ческие частицы будут не удалены, а снова распре­делены по всему вариатору.
• Обязательно проверяйте систему охлаж­дения коробки. В некоторых автомо­билях масляные радиаторы, обслужи­вающие вариатор, установлены в трудно­доступных местах, но это не повод отказы­ваться от их осмотра и чистки. Бесступен­чатая трансмиссия ещё чувстви­тельнее к перегреву, чем АКПП.

Как правильно ездить на машине с вариатором

Нельзя сказать, что вариаторы — слишком нежные или непрочные механизмы, но они очень не любят перегрев, а также слишком высокие нагрузки. В эксплу­атации отличия вариаторной и автоматической коробок невелики, приёмы управления ими сходны, но вариаторы требуют ещё более строгого соблюдения всех пред­писаний инструкции.

• Не нажимайте одно­временно на педали тормоза и газа при включённом режиме Drive. В отличие от автоматической коробки, это не сделает старт вариаторного автомобиля заметно более резким. Но точно так же приведёт к быстрому нагреву масла в гидротранс­форматоре.
• Давайте автомобилю тронуться плавно. При разгоне гидротранс­форматор блокируется, а если дроссель открыть на полную буквально сразу, то блокирующие фрикционы сомкнутся с проскаль­зыванием. Но главная проблема: резкий скачок тяги от мотора спрово­цирует пробуксовку ремня на шкивах.
• Избегайте пробуксовки колёс. На сухом асфальте это вообще вряд ли получится из-за плавного характера работы CVT. Но когда покрытие дороги неоднородно, пробуксовка может возникнуть и потом резко прекратиться — это вызовет не только ударные нагрузки в коробке, но и сильное проскаль­зывание ремня, который в такие моменты буквально «грызёт» поверх­ность шкивов. Опасно также и длительное буксование на месте в зимнее время.
• Не используйте автомобиль в качестве «трактора». Вариаторы неважно переносят повышенные нагрузки, а буксиро­вание другого авто­мобиля, как и любое выдёрги­вание кого-то из грязи, может вообще прикончить CVT.
• Избегайте серьёзного бездорожья. Причины те же — слишком высокие нагрузки на трансмиссию, прежде всего на ремень. Если «автомат» вполне справ­ляется с медленным движе­нием в гору или стартом «внатяг» за счёт гидро­транс­форматора, то в вариаторе, несмотря на присут­ствие этого узла, «лишний» крутящий момент двигателя может уйти в пробуксовку ремня. Серьёзно снизить ресурс CVT могут даже попытки забраться на высокий бордюр. Если это жизненно необходимо, лучше брать препятствия «с ходу».
• Не переключайте коробку в N (нейтраль) для движения накатом. В этом нет смысла: вариатор и так миними­зировал все возможные потери в силовом приводе.
• Переводите рычаг в P (Parking) или N на коротких остановках (длитель­ностью от одной минуты). Для «автоматов» и «роботов» реко­мендуется ровно обратное, чтобы лишний раз не пере­ключать сложные механизмы. Но в CVT переключать нечего, а вот отключение механического напряжения, которое передаётся на шкивы и ремень от гидро­трансформатора, как раз будет к месту.

Для правила коротких остановок есть нюанс. В нейтраль переводить рекомендуется вариаторы «среднего и старшего возраста». Таковыми они считаются после 3–4 замен масла или 100–150 тысяч километров пробега. Автомобиль с новой коробкой можно «держать» тормозами в положении D.

Как побороть минусы вариатора и заставить его работать дольше

В принципе, соблюдения пере­численных выше реко­мендаций уже достаточно, чтобы не знать проблем с вариаторами на протяже­нии многих лет. Они не заставляют следовать каким-то особым приёмам, чего, например, требуют «роботы», и лишены каких-то значитель­ных технических отличий в конструкции, как «автоматы».

Однако, если вы стали обладателем автомо­биля, для которого характерно большое число жалоб на вариатор, то самая вероятная причина проблем — заложенные в модель конструктив­ные решения, которые были сделаны произво­дителем или ради удешев­ления, или для ещё более низкого расхода топлива и лучшего соответ­ствия экологическим нормам.

Например, на японских автомобилях, выпущенных после 2010 года, холостой ход двигателей был слегка понижен ради умень­шения показате­лей по вредным выбросам. Но это плохо отразилось на качестве смазки вариатора из-за снизив­шегося давления масла, ведь насос в коробке приводится от коленвала мотора. Кроме того, системы EGS на таких машинах буквально душат двигатель, снижая ресурс его работы.

У некоторых бесступенчатых трансмиссий ремонт­ники отмечали повышенный износ, потому что произво­дитель коробки менял материалы деталей на менее прочные. Или модифи­цировал алгоритм управления, чтобы вариатор чаще имитировал ступен­чатость. А пошаговые изменения передаточных отношений нагружают агрегат сильнее, чем плавные.

Можно отнести к инженерным просчётам и облегченные гидро­трансформаторы, которые выдер­живают номинально положенные нагрузки, но быстро сдаются при перегреве — например, в долгих пробках, которыми изобилуют мегаполисы. Причём на отдельных автомо­билях купированию подвергалась даже вся система охлаждения вариатора либо использовались не слишком надёжные трубки.

В подобных случаях имеет смысл обратиться к опытным специалистам, которые проведут полную стендовую диагностику, оценят показания счётчиков старения масла, учитывающих в том числе и перегревы — такая само­диагностика заложена в «мозги» большинства современных вариаторов. После чего ремонтники смогут модифи­цировать некоторые параметры в блоке управления, чтобы снять лишние нагрузки с механи­ческой части CVT. В некоторых случаях возможна и относи­тельно простая и недорогая моди­фикация системы охлаждения, которая позволит избежать перегрева коробки даже в напряжённых условиях работы.

Однозначно ответить на вопрос: вариатор или «автомат» — что надёжнее, нельзя. При бережной эксплуатации и строгом соблюдении всех рекомендаций практически любая трансмиссия прослужит многие тысячи километров и не доставит особых хлопот. Поэтому решать, что лучше, коробка «автомат» или вариатор, придётся самостоятельно, проанализировав свой стиль вождения и попробовав оба варианта на тест-драйве.

Часто задаваемые вопросы про вариатор в машине

Сколько передач у вариатора?

В классическом понимании их всего две — главная и задняя. Но электроника CVT может генерировать неограниченное число виртуальных передач. В среднем их от 6 до 8 штук.

Можно ли с правами на «автомат» водить автомобиль на вариаторе?

Да, потому что вариатор — это разновидность АКПП.

Что лучше — вариатор или АКПП?

Однозначно на этот вопрос ответить нельзя. Вариатор менее надёжный из-за проблемного ремня. Но он хорошо подойдёт водителям-новичкам, потому что никогда не глохнет. Также он хорошо чувствует себя в спокойной городской обстановке. Любителям бездорожья и высоких скоростей вариатор точно не нужен.