職業院校汽車自動變速器實驗教學探析

徐小東，楊柳青

(安徽交通職業技術學院，安徽合肥 230051)

對于汽車運用與維修專業的職業院校學生來說，自動變速器是一項極為重要的專業學習內容，因為市場上搭載自動變速箱的汽車越來越多。自動變速器具有良好的操縱性，使汽車駕駛方便實用，很受客戶歡迎。據統計，目前自動變速器在轎車上的搭載率已經達到85%。自動變速器是汽車底盤上最重要的一個總成部件，其機電液一體化程度很高，結構非常緊湊，結構原理和控制系統較為復雜[1]，學生在學習這部分內容時比較困難，往往學完以后對汽車自動變速器的檢修仍是一頭霧水，不知從哪著手。如果客戶車輛的自動變速器出了故障，經常對其整體一換了之，造成了極大的維修成本。原因主要在于兩個方面：一是目前的職業院校學生普遍文化底子薄弱，不太容易搞清楚自動變速器復雜的內部換擋控制原理和結構；二是在檢修過程中沒有掌握一套簡易可行的外部方法。本文基于實驗，從自動變速器的外部進行四個角度的實驗教學探索，設置科學、有效的教學組織過程和實驗方法，激發學生在這方面的好奇和興趣，可以有效地幫助他們將這個抽象的問題簡單化處理。

自動變速器的實驗教學，主要從變速器的失速、時滯、油壓、道路四個方面進行，具有較強的程序性和安全要求。教學過程是一個師生互動實驗的過程，將自動變速器抽象性和實踐性充分地結合起來。在教學中，自動變速器的實驗教學前期準備、實驗教學過程組織設計、試驗方法與步驟、實驗結果分析四個部分是關鍵教學點，也是難點所在。將這些問題搞清楚，會使自動變速箱的很多問題迎刃而解，既促進了學生對自動變速器理論知識的理解，又加強了學生解決實際問題的能力[2]。

1 實驗教學前期準備

為了保證實驗教學能夠按照預定的程序安全順利地進行，實驗之前必須對實驗儀器設備、實驗場地、實驗安全設施、試驗角色分配、學生分組等方面做細致周到的前期準備[3]，結合自動變速器實驗的具體情況，做以下相關安排：

(1)儀器設備準備：搭載自動變速器的試驗車輛、AT油壓表、秒表、常用拆裝工具；

(2)實驗角色設置：實驗過程中設置實驗指揮長、主副操作手、實驗安全員、數據采集員等角色，安排恰當人員各司其職,推進實驗安全有序進行(表1)；

表1 自動變速器實驗人員組織

(3)實驗安全設施：四個車輪三角擋塊、兩臺滅火器；

(4)檢查汽車的駐車制動和行車制動系統，確認其性能良好；

(5)熱車準備：先靜態預熱，然后運行車輛，對各檔位進行切換熱車，檢查調整各系統以排除實驗干擾項，使水溫達80～90℃、自動變速器油溫達到50～80℃狀態；

(6)檢查自動變器中ATF(自動變速器油)的液面高度，保證達到規定的刻線位置。

2 實驗教學過程組織設計

自動變速器的實驗教學過程組織設計是指在該實驗的教學中，設計出一套適合本試驗項目的教學組織模式，不同的實驗項目可以有不同的教學組織流程。根據汽車自動變速器實驗操作的特點，考慮循序漸進、突出重點環節的教學原則，設計出自動變速器實驗教學組織流程框架圖。該組織框架圖包括實驗安全規程教育、實驗儀器設備介紹、實驗目的方法講解、實驗操作教師演示、學生實驗操作指導、實驗結果討論分析六大教學環節[4]。其中，在實驗操作方面，實驗教師在講解與動作示范以后，現場指導學生按照自動變速器的失速、時滯、油壓、道路的順序依次進行試驗，并做好關鍵實驗數據的采集工作。利用這個教學組織流程圖，實驗指導教師可以很好地控制教學節奏，使得實驗能夠按照一定的程序穩定有序地推進，具體如圖1所示。

3 實驗操作方法教學

實驗操作方法教學是指在自動變速器的失速、時滯、油壓、道路試驗過程中，向學生明確實驗目標、實驗能夠解決的實際問題以及實驗的具體操作規程和步驟。以自動變速器的失速試驗和時滯試驗為例加以具體介紹。

3.1 失速試驗

3.1.1 失速試驗目標

當自動變速器中的渦輪固定不轉，只有泵輪在旋轉，此工況稱為失速。失速轉速，即變速器處在驅動檔(前進或倒退)但汽車在沒有行駛的情況下，發動機所能達到的最高轉速[5]。汽車的車型不同，失速轉速的標準值也不一樣，一般為2200r/min左右。該實驗的目標是在對自動變速器不解體的情況下，判斷故障在變矩器還是變速器，是在機械部分還是液壓控制部分，是在倒檔還是前進檔。

3.1.2 失速試驗測試的故障點(解決的實際問題)

失速試驗可以檢查出的故障點有：發動機輸出功率的大小、變矩器性能的好壞、自動變速器中離合器和制動器是否打滑。

3.1.3 失速試驗操作規程和步驟

失速試驗方法及步驟有固定車輪、拉緊手剎、踩下制動、起動熱車、切換檔位、急踩油門、記錄數據等關鍵動作[6]，操作規程步驟如圖2所示。(1)將車停在寬闊的水平地面上，并在車輪下安裝楔形塊；(2)用駐車制動器和行車制動器將車輪制動死；(3)起動車輛預熱變速箱油溫至50～80℃；(4)將變速手柄置于D檔的位置；(5)發動機先保持怠速運轉狀態，然后猛踩一腳加速踏板，使節氣門全開并保持不超過5s的時間；(6)讀出此時發動機的轉速值，該轉速即前進檔失速轉速值；(7)將變速手柄置于N檔的位置，讓發動機怠速運轉3min以上，以便ATF(自動變速器油)冷卻；(8)將變速手柄置于R檔的位置，重復(5)的動作并記錄倒檔失速轉速數據[7]。

3.1.4 失速試驗教學注意事項

在失速實驗過程中，因為變矩器中的渦輪已經制動，發動機的全部機械能均轉變成變矩器內自動變速器油的動能，產生的沖擊力和摩擦力很大，故每次時間不能超過5s，連續實驗次數不超過3次，試驗間隔不少于3min，以防油溫急劇升高，導致變矩器燒毀的破壞性試驗發生。

3.2 時滯試驗

3.2.1 時滯試驗目標

“時滯”即時間滯后。當發動機怠速運轉時用手柄換擋，那么從切入擋位時到感覺到振動(車輛運動趨勢)之間有一定的時間間隔，此即時滯時間。時滯試驗目標是在變速箱掛擋后，通過測量施力裝置接合的時間差來分析判斷自動變速器的故障。時滯時間的大小取決于自動變速器中油路的油壓、油路的密封情況以及離合器和制動器的磨損情況[8]。

3.2.2 時滯試驗測試的故障點(解決的實際問題)

在時滯試驗中，可以根據變速器時滯時間的長短判斷主油路油壓及換擋執行元件的工作狀況，進一步檢查自動變速器中離合器、制動器的磨損情況和油壓控制情況是否正常。

3.2.3 時滯試驗操作規程和步驟

對于這一環節，學生往往將其與失速試驗混淆，故實驗教學中應向學生強調兩者在操作方面的不同點，明確關鍵問題，見表2所示。

表2 失速試驗與時滯試驗的比較

時滯試驗方法與操作步驟如圖3所示。(1)停好車輛，用楔形塊固定車輪，確保安全；(2)啟動發動機，并保持車輛正常的熱狀態；(3)拉緊駐車制動器并踩下行車制動器，將自動變速器手柄置于N檔位置；(4)保持發動機怠速運轉，將變速器換擋桿從N檔位置切入D檔位置，用秒表測量從撥動操縱手柄到感覺汽車振動所經歷的時間，此即N—D時滯時間；(5)從D檔換入N檔，運行1min以上，以便離合器、制動器恢復全開狀態；(6)保持發動機怠速運轉，將變速器換擋桿從N檔位置切入R檔位置，用同樣的方法記錄N—R時滯時間[8]；(7)每次試驗間隔時間為3min，取3次試驗的平均值作為最終分析數據。

4 試驗數據分析

完成自動變速器的實驗操作以后，根據采集的實驗數據和學生進行互動性討論分析，正確評價自動變速器的技術狀況。下面擇取自動變速器的失速和時滯兩個方面的試驗進行數據分析。

4.1 失速試驗數據分析

失速轉速標準：2200r/min(±50)(不同車型的維修數據可能有些差異)，處于該值表示自動變速器為正常工作狀態。失速轉速實驗數據異常分析見表3所示[9]。

表3 自動變速器失速試驗結果與性能分析

4.2 時滯試驗數據分析

時滯時間標準∶N—D∶1.1(±0.1)S，N—R∶1.3(±0.2)S(不同車型可通過維修手冊查詢，數據可能會略有差異)。時滯時間的試驗結果異常情況分析如表4所示[10]。

表4 自動變速器時滯試驗結果與性能分析

5 結語

汽車自動變速器實驗是一項程序性、規范性、安全性要求都很高的實驗課程，該項實驗對自動變速器的的故障檢修具有很好的實用性。在進行這門課的實驗教學時，應從自動變速器的失速、時滯、油壓和道路四個角度把握實驗教學準備、實驗教學過程設計、實驗操作步驟、實驗數據分析的節奏。抓住學生的好奇心，采取循序漸進、互動討論的辦法，逐步引導他們學習、理解自動變速器的相關抽象知識，正確評價自動變速器的技術狀況和使用性能。要培養學生在實踐中發現問題、獨立思考、主動解決問題的能力，從而進一步提高教學效果，提升職業教學質量。