變矩器鎖止離合器故障分析(上)

◆文/遼寧　陳兆俊

隨著電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，汽車自動變速技術(shù)已經(jīng)越來越成熟。為了提高傳動效率，改善經(jīng)濟性能，轎車用自動變速器普遍采用了帶鎖止離合器的液力變矩器，并進行電子控制以保持其換擋的平順性。帶鎖止離合器的液力變矩器克服了液力變矩器輸出軸與輸入軸之間存在滑動而使液力變矩器傳動效率降低的缺點。

陳兆俊

(本刊編委會委員)

1992年參加工作，一直從事汽車檢測與維修工作，熟悉汽車底盤維護、發(fā)動機維修及電控系統(tǒng)的檢測等汽車檢測維修及改裝工作。在日系車型的電控燃油噴射發(fā)動機、電控自動變速器、ABS、電子/空氣懸掛系統(tǒng)、安全氣囊控制系統(tǒng)等諸方面有較多的探究和實戰(zhàn)的經(jīng)驗。2008年至今于大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程技術(shù)系任教，副教授，主要講授汽車檢測維修技術(shù)方面的專業(yè)課程。

在汽車使用的過程中由于維護保養(yǎng)不及時或部件磨損老化等原因，變矩器鎖止離合器也會出現(xiàn)故障，并影響汽車正常行駛功能。由于鎖止離合器裝于變矩器的殼體內(nèi)不可分解，對其進行故障檢測比較困難。本文主要對變矩器及其鎖止離合器的結(jié)構(gòu)及工作原理進行了簡單介紹，通過典型案例分析講解變矩器鎖止離合器的常見故障及檢修方法。

一、液力變矩器

典型的汽車自動變速器液力變矩器由封裝在變矩器殼體中的泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個主要部件組成，也稱之為三元件式綜合式液力變矩器如圖1所示。

泵輪與發(fā)動機曲軸相連接，泵輪作為主動件將輸入的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣幼兯倨饔偷哪芰浚褂鸵旱膭恿烤卦黾樱渥饔妙愃齐x心泵的葉輪，所以稱其為泵輪。渦輪與自動變速器中的行星齒輪變速器輸入軸相聯(lián)接，作為從動元件將自動變速器油的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能輸出，渦輪因其使油液的動量矩減小，作用類似于水渦輪，故被稱為渦輪。

主動件泵輪與從動件渦輪之間并無機械聯(lián)接或傳動，而且裝合后兩者的端面相對，中間留有一定的間隙，其值約為3～4mm。工作時通過自泵輪循環(huán)流入渦輪的自動變速器油的偶合作用，實現(xiàn)主動件與從動件之間的傳動任務(wù)如圖2所示。

導(dǎo)輪通過單向離合器安裝在與變速器殼體相連的支承軸管上，導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)動時變速器殼體的反作用扭矩通過它作用于自動變速器油，使油液的動量矩改變。換言之，導(dǎo)輪在液力變矩器中起導(dǎo)向作用，使自渦輪流出的油液改變方向后流向泵輪形成液體循環(huán)，所以稱其為導(dǎo)輪。導(dǎo)輪是液力變矩器中起到增加扭矩作用的部件(圖3)。

2.液力變矩器的作用

曾有一種說法，“自動變速器(AT)上的液力變矩器相當(dāng)于手動變速器(MT)上的離合器，起到動力連接和中斷的作用。”其實這種說法是錯誤的。AT與發(fā)動機曲軸是直接連接的，只要發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動，液力變矩器便開始轉(zhuǎn)動，對于動力的連接和中斷，仍由變速器內(nèi)部的離合器來完成。液力變矩器唯一與MT離合器相似的地方，也就是液力變矩器“軟連接”的特性，與MT離合器的“半聯(lián)動”工況相近。液力變矩器的作用歸納起來主要包括如下方面。

(1)自動無級變矩、變速：液力變矩器的渦輪扭矩，能隨著汽車行駛中負(fù)荷扭矩的增大而自動增大，同時渦輪轉(zhuǎn)速自動降低；而當(dāng)負(fù)荷扭矩減小時，渦輪扭矩隨之自動減小，同時渦輪轉(zhuǎn)速自動升高。

(2)自動離合：液力變矩器可借助于傳遞或不傳遞發(fā)動機發(fā)出的扭矩至變速器，起自動離合器的作用，從而在使用自動變速器的汽車上，取消了傳統(tǒng)的螺旋彈簧式或膜片彈簧式離合器，大大減輕了駕駛員的負(fù)擔(dān)。

(3)減振隔振：由于液力變矩器是通過液力作用進行偶合傳動的裝置，主、從動件之間無直接的機械傳動關(guān)系，所以能通過自動變速器油的阻尼作用，減小發(fā)動機的扭振，并隔離這種扭轉(zhuǎn)振動向底盤傳動系統(tǒng)的傳遞，從而提高汽車發(fā)動機和底盤傳動系統(tǒng)的使用壽命。

(4)使發(fā)動機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)：由于工作時內(nèi)部充滿自動變速器油液的液力變矩器具有較大的轉(zhuǎn)動質(zhì)量，可以替代傳統(tǒng)的慣性飛輪起到發(fā)動機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)的作用。

(5)過載保護：當(dāng)汽車行駛工況突然變化，出現(xiàn)過負(fù)荷時使用液力變矩器，可以對發(fā)動機起保護作用。

(6)發(fā)動機制動：在汽車下長坡行駛時可以通過液力變矩器的偶合傳動，利用發(fā)動機的泵氣損失來進行制動。

3.液力變矩器性能與工作特點

液力變矩器性能曲線如圖4所示。汽車行駛過程中變矩器的組成部件工作狀態(tài)也各不相同。

(1)汽車停車、發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)：發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時發(fā)動機由泵輪輸入的扭矩較小。踩住制動踏板使車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，渦輪也隨之停止轉(zhuǎn)動，渦輪上的負(fù)載較大。此時渦輪與泵輪的速度比為零，扭矩比為最大值，這一位置也稱為變矩器的失速點(如圖4中所示的失速點)。渦輪雖然獲得增幅最大扭矩，但還是遠小于其負(fù)載。變矩器中能量轉(zhuǎn)換過程是由機械能轉(zhuǎn)換為熱能致使變矩器油溫升高較快。

(2)汽車起動：松開制動踏板，渦輪的負(fù)載減小，繼續(xù)踩下加速踏板，發(fā)動機由泵輪輸入的扭矩增大，渦輪獲得增幅最大發(fā)動機的扭矩克服行駛阻力，汽車開始啟動。此時渦輪與泵輪的速度比逐漸增大，扭矩比逐漸減小。

(3)汽車以低速行駛：汽車速度增加時渦輪的轉(zhuǎn)速很快接近泵輪的轉(zhuǎn)速。渦輪的變矩比隨著速度比的增加而降低。當(dāng)速度比為0.8時其變矩比大致為1。該點也稱為變矩器的偶合點(如圖4中所示的偶合點)。這是因為當(dāng)渦輪與泵輪的速度比超過0.8時，流體就會沖到導(dǎo)輪的背面，單向離合器允許導(dǎo)輪和泵輪以相同的方向轉(zhuǎn)動，不再起到改變油液方向的作用如圖3所示，此時變矩器的作用相當(dāng)于偶合器。

(4)汽車以中速或高速恒定行駛：液力變矩器僅以液力偶合器的作用。渦輪幾乎與泵輪相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。汽車在正常行駛狀態(tài)下，2～3秒液力變矩器就可以達到偶合點，但如果是重負(fù)荷狀態(tài)，即使汽車以中速或高速行駛，液力變矩器也可以回到變矩區(qū)工作。由圖4中可以看出，變矩器的傳動效率在失速點為0，速度比增加，變矩比降低，傳動效率相應(yīng)提高，當(dāng)速度比為0.6時傳動效率達到最高；速度較為穩(wěn)定時速度比進一步上升，變矩比接近1，但此時傳動效率下降。在偶合區(qū)速度比會直線上升，傳動效率上升到100%附近，但永遠達不到100%。這是因為變矩器要靠流體的流動傳遞動力，如果泵和渦輪沒有轉(zhuǎn)速差，就不會產(chǎn)生流體的流動，動力也就無法繼續(xù)傳遞。(未完待續(xù))