自動(dòng)變速器液壓控制基礎(chǔ)

在當(dāng)今的汽車(chē)自動(dòng)變速器中，變矩器的鎖止離合器需要頻繁動(dòng)作，變矩器的鎖止控制已成為影響駕駛性能的一個(gè)關(guān)鍵部位。

多數(shù)的變矩器失效都與鎖止離合器的故障以及變速器過(guò)熱有關(guān)。在不同的變矩器上，控制油路的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不同。因此，我們?cè)诜治鲞@些故障的原因時(shí)，就必須要熟悉控制變矩器的各個(gè)油路。

我們經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)的變矩器控制油路有：變矩器供油油路;變矩器鎖止釋放油路;變矩器鎖止結(jié)合油路;變矩器旁路油路;泵輪輸入油路（CI）;渦輪輸出油路（CT）等。這些油路的名稱會(huì)隨著生產(chǎn)商的不同而有所變化，但是我們需要知道變速器是如何通過(guò)這些油路來(lái)控制變矩器的鎖止離合器運(yùn)行的。這就需要我們分清變矩器是由2條還是2條油路來(lái)控制的。

雙油路控制的變矩器

大多數(shù)的變矩器都采用雙油路控制。如圖1所示，在非鎖止?fàn)顟B(tài)下，進(jìn)入變矩器的變速器油（ATF）在經(jīng)過(guò)主調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)后，由輸入軸進(jìn)入到變矩器前罩殼和渦輪/鎖止離合器之間，我們把這條油路稱作鎖止釋放油路。ATF從這個(gè)油路進(jìn)入前罩殼與渦輪之間的區(qū)域，把鎖止離合器活塞上的摩擦片從前罩殼上頂開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)鎖止釋放的狀態(tài)。而ATF流出變矩器的回路則是經(jīng)過(guò)輸入軸與泵輪之間的間隙。在變矩器進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，控制油路會(huì)反向流動(dòng)，進(jìn)油會(huì)通過(guò)原來(lái)出油的通道（鎖止作用油路）進(jìn)入變矩器，油壓將鎖止活塞向前罩殼推動(dòng)，將活塞上的離合器片頂在前罩殼上，從而達(dá)到鎖止?fàn)顟B(tài)。而原來(lái)在變矩器前罩殼和渦輪之間的油壓則從鎖止釋放油路泄出。當(dāng)鎖止釋放油壓下降時(shí)，鎖止結(jié)合油壓就上升了。

變矩器的進(jìn)油壓力可以將變矩器里的空氣排出，并保證泵輪和渦輪之間有足夠的傳導(dǎo)力（在非鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，泵輪實(shí)際上是靠液體推著渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，泵輪連著發(fā)動(dòng)機(jī)，而渦輪連著變速器的輸入軸）。當(dāng)變矩器充油壓力下降時(shí)，變矩器在低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)無(wú)法傳遞扭矩（引起失速），造成動(dòng)力降低、燃油經(jīng)濟(jì)性變差，渦輪的葉片也容易損壞并產(chǎn)生異響。

雙油路控制的變矩器往往需要液壓控制系統(tǒng)中有3-4個(gè)控制閥來(lái)調(diào)節(jié)滑差速率和渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。首先，主調(diào)壓閥控制流向變矩器的充油源頭。油泵在建立油壓后首先通過(guò)主調(diào)壓閥，由其控制通往變矩器的充油。在閥體中，鎖止控制閥決定變矩器是從鎖止油路進(jìn)油還是由釋放油路進(jìn)油，它的位置決定了變矩器是處于鎖止?fàn)顟B(tài)還是釋放狀態(tài)。而一旦它被推到了鎖止?fàn)顟B(tài)的位置，另一個(gè)控制閥——鎖止調(diào)壓閥就開(kāi)始工作，它的作用是調(diào)節(jié)鎖止油壓的大小。鎖止油壓的大小將決定泵輪和導(dǎo)輪之間的滑差率，油壓越大則滑差率越小，直到兩者完全剛性結(jié)合。但如果鎖止油壓過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致鎖止活塞變形，鎖止摩擦片磨損甚至磨光。

有些變速器的變矩器，鎖止離合器在安裝時(shí)就加入了預(yù)緊力（如ZF 6HP系列變速器或通用6L80變速器等）。因此在默認(rèn)狀態(tài)下，鎖止離合器就處于作用狀態(tài)，在車(chē)輛發(fā)動(dòng)時(shí)，變速器的油泵和相關(guān)控制閥必須要確保將足夠的油壓輸入鎖止釋放油路，從而將鎖止活塞及時(shí)從變矩器前罩殼上頂開(kāi)。如果油泵漏油或閥體漏油，就會(huì)造成入擋抖動(dòng)、熄火以及發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的情況。

另一個(gè)容易被人忽視的細(xì)節(jié)是，變矩器在鎖止和釋放狀態(tài)之間切換時(shí)，會(huì)影響ATF通過(guò)變矩器的流量，而這個(gè)流量的變化可以在散熱器回到變速器的流量變化上被觀察到，從而用來(lái)判斷鎖止離合器在鎖止/釋放時(shí)是否進(jìn)行了正確操作。在此解釋一下鎖止操作是如何影響變矩器ATF流量的，當(dāng)鎖止離合器處于釋放狀態(tài)時(shí)，ATF進(jìn)入前罩殼和鎖止活塞之間的區(qū)域，將鎖止活塞頂開(kāi)，然后通過(guò)這個(gè)縫隙流到鎖止活塞的另一側(cè)，再?gòu)淖兙仄鞯逆i止油路流出變矩器，然后流向散熱器。而當(dāng)鎖止觸發(fā)時(shí)，鎖止活塞被推向前罩殼，ATF從鎖止油路進(jìn)入后無(wú)法從這里通過(guò)，這樣ATF就不再通過(guò)變矩器，而是直接流向散熱器了。通常在完全鎖止后，流經(jīng)散熱器的ATF流量會(huì)有明顯的變化，這是因?yàn)榇藭r(shí)的鎖止油路在變矩器里無(wú)法流通（圖2）。

通常來(lái)說(shuō)，鎖止油壓難以直接檢測(cè)，可使用流量計(jì)來(lái)檢測(cè)通過(guò)散熱器的ATF流量。使用診斷儀可以監(jiān)測(cè)鎖止離合器在鎖止/釋放時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)速變化、電磁閥的電流變化以及鎖止離合器的滑差，再配合散熱器的流量變化，我們?cè)诼吩嚂r(shí)即可判斷出鎖止離合器和相關(guān)控制閥的狀態(tài)。

三油路控制的變矩器

由3條油路控制的變矩器主要有2種，一種是常見(jiàn)于福特CD4E、AX4N等變速器的渦輪固定式的變矩器，它的鎖止活塞是通過(guò)花鍵固定在渦輪軸頸上的，而活塞可以向前罩殼平移（圖3）。另一種是前罩殼固定式的三油路變矩器，它使用多片式的離合器，定位于前罩殼內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)非常相似于變速器離合器鼓。ZF 8HP變速器的變矩器就是這種結(jié)構(gòu)的典型（圖4）。

第一種渦輪固定式的結(jié)構(gòu)有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)就是散熱性能好，由圖3可以看出，無(wú)論變矩器處于鎖止還是釋放狀態(tài)，ATF總是從泵輪一側(cè)進(jìn)入變矩器（CI，圖中紅色油路），總是從渦輪側(cè)出（CT，圖中藍(lán)色油路），而變化的只是圖中綠色的鎖止釋放旁路油路（CBY）。在鎖止?fàn)顟B(tài)中，可以通過(guò)改變CBY油壓大小來(lái)調(diào)控鎖止滑差率。離合器的滑差導(dǎo)致熱量的產(chǎn)生，但由于在這種結(jié)構(gòu)中，變矩器輸入和輸出油路的方向是連續(xù)不變的，因此可以產(chǎn)生很好的散熱效果。但是它的缺點(diǎn)也很明顯，就是各個(gè)不同油路之間的密封性必須很好，否則會(huì)產(chǎn)生油路的交叉泄漏，造成各種與鎖止相關(guān)的故障，這種情況在福特的CD4E、AX4S中很普遍。

在本田的變矩器上也經(jīng)常出現(xiàn)密封問(wèn)題，尤其是本田變矩器軸頸上的密封環(huán)經(jīng)常失效。采用這種結(jié)構(gòu)的本田變矩器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變矩器過(guò)熱以及離合器燒毀的情況，其原因是它的充油是直接來(lái)自于主調(diào)壓閥，其充油的油壓往往只有主油壓的一半。由于主調(diào)壓閥首先要對(duì)主油壓的降低進(jìn)行補(bǔ)償，因此如果油路存在泄壓或者油泵輸出有任何降低的情況，主調(diào)壓閥首先要補(bǔ)償這些油壓的降低，從而減少對(duì)變矩器的供油。這樣就會(huì)造成變矩器里鎖止釋放油壓不足，鎖止離合器無(wú)法完全脫開(kāi)變矩器前罩殼，從而在應(yīng)該釋放的時(shí)候無(wú)法釋放。變矩器油壓過(guò)低，并且有油路交叉滲漏的情況，綜合在一起就會(huì)造成鎖止離合器的摩擦片失效。另外，如果散熱器內(nèi)部通道不通暢，變矩器的安全單向閥就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，降低鎖止結(jié)合油壓，鎖止打滑率就會(huì)增加，造成鎖止打滑和變速器過(guò)熱。

在前罩殼固定式的三油路變矩器中，鎖止離合器結(jié)合的油壓來(lái)自于渦輪軸，與其他變矩器不同，進(jìn)入前罩殼和離合器片之間的油壓不是頂開(kāi)鎖止離合器的釋放油壓，而是將離合器結(jié)合的鎖止油壓，在這種結(jié)構(gòu)中，3條油路分別是鎖止結(jié)合油路、變矩器輸入油路以及變矩器輸出油路。

對(duì)三油路控制變矩器進(jìn)行故障診斷，需要先了解它是渦輪固定式的還是前罩殼固定式的變矩器。由于三油路的變矩器始終都有連續(xù)的ATF流量，所以在鎖止過(guò)程中不會(huì)有很顯著的散熱器流量變化。兩種三油路的變矩器在鎖止過(guò)程中，當(dāng)離合器開(kāi)始結(jié)合時(shí)，都會(huì)有一個(gè)小幅變化（1.13～2.65 L/min）。

綜上所述，在雙油路變矩器中，需要足夠的ATF流量把鎖止活塞從前罩殼上頂開(kāi)。在兩種變矩器里都需要足夠的變矩器進(jìn)油量以保證散熱，也需要足夠的油壓推動(dòng)鎖止離合器的結(jié)合。這兩種變矩器究竟有什么差別？核心差異就在鎖止離合器的控制上。雙油路變矩器使用鎖止和釋放2個(gè)油路來(lái)控制鎖止活塞的位置。當(dāng)雙油路變矩器的鎖止活塞接觸到變矩器前罩殼時(shí)，流經(jīng)鎖止摩擦片表面的ATF流量是最小的（圖5）。閥體中的鎖止控制/開(kāi)關(guān)閥控制著把鎖止活塞頂開(kāi)前罩殼的鎖止釋放油壓和把鎖止活塞推向前罩殼的鎖止結(jié)合油壓的轉(zhuǎn)換過(guò)程。在有些變矩器中，鎖止活塞上有一個(gè)節(jié)流孔，或者摩擦片上有特殊設(shè)計(jì)的凹槽可以讓少量ATF通過(guò)鎖止活塞。這種設(shè)計(jì)有助于摩擦片的散熱，但也造成了一定的油壓降低，因此閥體中的鎖止調(diào)壓閥對(duì)此會(huì)進(jìn)行一定的油壓補(bǔ)償。變速器控制單元檢測(cè)鎖止的打滑量（泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差），會(huì)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)電磁閥，控制驅(qū)動(dòng)鎖止調(diào)壓閥來(lái)控制鎖止離合器的滑差。因此在使用雙油路變矩器的變速器中，電磁閥的油壓調(diào)節(jié)閥、鎖止控制閥、鎖止調(diào)壓閥對(duì)于變矩器正常工作至關(guān)重要。

電磁閥供油不正常是很多這類(lèi)變速器的通病，很多情況下會(huì)被誤認(rèn)為是電磁閥故障，由于電磁閥調(diào)壓閥的磨損泄壓，導(dǎo)致電磁閥的供油過(guò)高或者過(guò)低，直接影響鎖止油路的控制。常見(jiàn)的例子有4T65E、01V以及09G中的電磁閥調(diào)壓閥（也叫AFL閥或降壓閥）。

而在三油路變矩器中，由于變矩器的充油壓力和流量在鎖止離合器結(jié)合過(guò)程中是不間斷的，因此在高扭矩和低轉(zhuǎn)速的情況下，這種3油路離合器可以平滑地進(jìn)行結(jié)合，而在雙油路變矩器中，鎖止離合器在結(jié)合過(guò)程中很容易產(chǎn)生抖動(dòng)或者鎖止摩擦材料磨損失效。但是三油路變矩器各條油路間一旦出現(xiàn)交叉泄漏是個(gè)大麻煩，以ZF 8HP變矩器為例，無(wú)論是否可以看到磨損，變矩器內(nèi)部的各個(gè)密封圈是每次維修必須更換的。輸入軸上的各個(gè)特氟龍密封環(huán)（圖6），油泵定子軸上的杯士（圖7）都是變矩器正常鎖止的關(guān)鍵部位。圖7中的定子軸杯士既對(duì)輸入軸起到支撐定位作用，也同時(shí)起到密封的作用。在實(shí)際維修中，經(jīng)常會(huì)看到這個(gè)杯士被磨損而造成變矩器充油油壓的泄漏，產(chǎn)生變速器降擋沖擊和鎖止故障，因此需要高精度的改良杯士來(lái)進(jìn)行良好的密封，并延長(zhǎng)變速器的使用壽命。

因此，無(wú)論是雙油路控制還是三油路控制的變矩器，在檢查變矩器的鎖止故障時(shí)，都需要對(duì)主調(diào)壓閥、電磁閥調(diào)節(jié)閥以及鎖止閥等影響變矩器充油和鎖止結(jié)合的控制閥進(jìn)行真空測(cè)試。