自動(dòng)變速器故障分析思路簡化研究

劉吉林

傳統(tǒng)自動(dòng)變速器是指行星齒輪自動(dòng)變速器，自誕生以來，歷經(jīng)了純液控階段和電液控制階段。純液控自動(dòng)變速器隨著時(shí)代和科技的進(jìn)步，已經(jīng)退出了歷史舞臺(tái)。電液控制自動(dòng)變速器的全稱是電控液力行星齒輪式自動(dòng)變速器，簡稱AT。而本文的手自一體自動(dòng)變速器是在電液自動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上增加了手動(dòng)換擋模式。因此，手自一體自動(dòng)變速器既有傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)，又有手動(dòng)變速器的駕駛樂趣。

長期以來，汽車維修行業(yè)中，一直存在著一個(gè)維修難點(diǎn)，同時(shí)也是維修亂象，那就是自動(dòng)變速器的維修，某些專業(yè)的維修廠家甚至要收開箱費(fèi)。之所以這樣，是因?yàn)樽詣?dòng)變速器本身結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，它集電子控制系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和液力系統(tǒng)于一身。故障診斷過程也是非常繁雜，專業(yè)的維修人才太少。在職業(yè)院校所用的教材中，列舉的自動(dòng)變速器故障診斷方法也有很多種，但能順利掌握的學(xué)生寥寥無幾。究其原因，一是理論學(xué)習(xí)時(shí)間太短，二是實(shí)訓(xùn)操作機(jī)會(huì)太少。這樣就導(dǎo)致維修自動(dòng)變速器的專業(yè)人才太少。但追根究底，自動(dòng)變速器也是變速器，它與手動(dòng)變速器有著同樣的功能。既然功能相同，能否用手動(dòng)變速器的教學(xué)思路和故障診斷思路來研究自動(dòng)變速器，就有了理論上的可能。因此，本文用思考手動(dòng)變速器的思路來思考自動(dòng)變速器，從結(jié)構(gòu)、原理以及典型故障幾個(gè)層面，粗淺的探討自動(dòng)變速器的故障分析思路簡化的方式。

一、手自一體自動(dòng)變速器的構(gòu)成、各構(gòu)成結(jié)構(gòu)的功能與手動(dòng)變速器的對(duì)照

手自一體自動(dòng)變速器是在電控液力自動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其結(jié)構(gòu)本身還是電控液力自動(dòng)變速器，不過是比前身多了一套手動(dòng)換擋模式的軟件程序而已。探討手自一體自動(dòng)變速器的構(gòu)成，也就是探討電控液力自動(dòng)變速器的構(gòu)成。電控液力自動(dòng)變速器由液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、液壓換擋控制系統(tǒng)和電子控制單元組成。還有潤滑和冷卻系統(tǒng)在本文中不做討論。

（一）液力變矩器

液力變矩器是將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力傳遞給齒輪機(jī)構(gòu)的裝置。對(duì)應(yīng)手動(dòng)變速器，相當(dāng)于離合器。液力變矩器有兩種工作狀態(tài)：柔性傳動(dòng)和剛性傳動(dòng)狀態(tài)。

柔性傳動(dòng)狀態(tài)相當(dāng)于手動(dòng)變速器的半離合狀態(tài)，但比半離合狀態(tài)更平順。并且在汽車起步時(shí)，能輕松的保證發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火，這比半離合更加優(yōu)秀，畢竟半離合需要駕駛員的操作經(jīng)驗(yàn)。柔性傳動(dòng)狀態(tài)與半離合狀態(tài)都有動(dòng)力損失，手動(dòng)變速器半離合狀態(tài)時(shí)間短;而自動(dòng)變速器在自動(dòng)換擋模式下，柔性傳動(dòng)狀態(tài)時(shí)間長，在手動(dòng)換擋模式下，柔性傳動(dòng)時(shí)間短。柔性傳動(dòng)狀態(tài)是由液力推動(dòng)變矩器中的渦輪實(shí)現(xiàn)的。

液力變矩器的剛性傳動(dòng)狀態(tài)相當(dāng)于手動(dòng)變速器的離合器全接合狀態(tài)。在此狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力會(huì)毫無損失的傳遞給齒輪機(jī)構(gòu)。剛性傳動(dòng)狀態(tài)是由變矩器中的鎖止離合器接合實(shí)現(xiàn)的。

（二）行星齒輪機(jī)構(gòu)

行星齒輪機(jī)構(gòu)的功能與手動(dòng)變速器齒輪機(jī)構(gòu)的功能是相同的，都是改變傳動(dòng)比的，不同的傳動(dòng)比就是不同的擋位。只不過是改變傳動(dòng)比的方式不同而已。手動(dòng)變速器是靠同步器向不同方向移動(dòng)完成換擋的;而自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)是靠不同的多片式液壓離合器和液壓制動(dòng)器組合工作完成傳動(dòng)比變化的。這些液壓離合器和液壓制動(dòng)器既充當(dāng)了手動(dòng)變速器同步器的角色，也充當(dāng)了手動(dòng)變速器離合器的角色。這就是教學(xué)中的難點(diǎn)，很多同學(xué)在這就學(xué)暈了，掌握不了或者說理解不了自動(dòng)變速器的換擋方式，要有多個(gè)元件組合工作才能實(shí)現(xiàn)某個(gè)擋位。

與手動(dòng)變速器不同的是，自動(dòng)變速器齒輪機(jī)構(gòu)中，有單向離合器的存在（某些手自一體自動(dòng)變速器沒有單向離合器）。單向離合器的作用是，汽車在低擋位行駛中丟油門，汽車自動(dòng)進(jìn)入空擋滑行狀態(tài)。

（三）液壓換擋控制系統(tǒng)（又稱為閥體或滑閥箱）

液壓換擋控制系統(tǒng)是把液壓油通過特定的通道輸送到特定的液壓離合器和液壓制動(dòng)器的一組復(fù)雜的滑閥，其作用相當(dāng)于手動(dòng)變速器的排擋機(jī)構(gòu)。手動(dòng)變速器的排擋機(jī)構(gòu)靠駕駛者撥動(dòng)排擋桿而產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作的;而自動(dòng)變速器是靠液壓油的通道變化。這又是教學(xué)中的另一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)榛y箱確實(shí)太復(fù)雜了。

滑閥箱中還有一個(gè)非常重要的滑閥：手動(dòng)閥。它受排擋桿控制，排擋桿掛入到哪個(gè)位置，手動(dòng)閥就會(huì)處于相應(yīng)的位置。它在換擋油壓通道的前端，它控制R或D，即行駛方向。

（四）電子控制單元（簡稱電控系統(tǒng)）

電子控制單元由許多傳感器、各種執(zhí)行器和電腦組成，它的作用是預(yù)判出下一個(gè)需要的擋位，并在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)向執(zhí)行器發(fā)出工作指令，相當(dāng)于手動(dòng)變速器中駕駛員的大腦。手動(dòng)變速器需要哪個(gè)擋位是駕駛員大腦判斷的，并且換擋指令也是由駕駛員大腦發(fā)出的;而自動(dòng)變速器擋位的判斷和指令的發(fā)出都是由電控系統(tǒng)完成的。

另外，手自一體自動(dòng)變速器的電控系統(tǒng)有失效保護(hù)程序。就算是電控系統(tǒng)中的某些傳感器或執(zhí)行器出現(xiàn)故障，

二、手自一體自動(dòng)變速器的換擋工作過程簡述

各種傳感器將預(yù)判擋位所需要的行駛參數(shù)（車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電子油門開度、排擋桿位置等等）傳輸?shù)诫娔X，電腦根據(jù)既定的程序進(jìn)行預(yù)判，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)（恰當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）向執(zhí)行器發(fā)出指令，執(zhí)行器（換擋電磁閥、油壓調(diào)節(jié)電磁閥等）根據(jù)電腦指令工作，使得滑閥箱中的各個(gè)滑閥（換擋閥、鎖止閥等等）產(chǎn)生相應(yīng)位置變化，產(chǎn)生出特定的液壓油通道。液壓油通過這些特定的通道流向特定的液壓離合器和液壓制動(dòng)器，特定的液壓離合器和液壓制動(dòng)器受油壓而工作，使得行星齒輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生出特定的傳動(dòng)比。

在手動(dòng)模式下，電腦根據(jù)駕駛員所選擋位，結(jié)合行駛條件（車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）判斷駕駛員的選擇是否合理，是否滿足最低換擋要求。如果判定為合理，則發(fā)出換擋指令;否則不予執(zhí)行。

三、手自一體自動(dòng)變速器典型故障與手動(dòng)變速器對(duì)照分析

（一）無法起步

故障表現(xiàn)為：排擋桿掛入R或D時(shí)，儀表顯示正常，但釋放剎車和手剎后，汽車不走，甚至踩油門也不走。

分析思路：手動(dòng)變速器無法起步，往往是掛不進(jìn)擋造成的，此時(shí)手動(dòng)變速器處于空擋狀態(tài)。手自一體自動(dòng)變速器同樣如此，雖然掛了擋，但行星齒輪機(jī)構(gòu)仍然處于空擋狀態(tài)，汽車是無法起步的。有了這樣的分析之后，再去找行星齒輪機(jī)構(gòu)處于空擋的原因就輕松了。

可能的原因：

1. 沒有足夠的油壓推動(dòng)液壓離合器和液壓制動(dòng)器，行星齒輪機(jī)構(gòu)會(huì)仍然處于空擋狀態(tài)。有可能是油泵供油不足，也可能是中途泄漏。

2.行星齒輪機(jī)構(gòu)中起步擋的單向離合器打滑，也會(huì)使行星齒輪機(jī)構(gòu)變成空擋狀態(tài)。

（二）延遲升擋

故障表現(xiàn)為：排擋桿處于D位置時(shí)，正常加速時(shí)（非急加速）停留在低速擋的時(shí)間長，升擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高。

分析思路：手動(dòng)變速器升擋是由駕駛員根據(jù)行駛條件主觀預(yù)判和選擇的，也就是大腦在想用哪個(gè)擋合適。自動(dòng)變速器的大腦是它的電控系統(tǒng)，同樣也是根據(jù)行駛條件預(yù)判擋位，而行駛條件是由各種傳感器信號(hào)反應(yīng)的。傳感器信號(hào)準(zhǔn)確，則預(yù)判擋位準(zhǔn)確;否則，預(yù)判擋位會(huì)不準(zhǔn)。因此，自動(dòng)變速器延遲升擋故障與反應(yīng)行駛條件的傳感器信號(hào)有關(guān)。

可能的原因：車速信號(hào)、自動(dòng)變速器油溫信號(hào)、電子油門開度信號(hào)等等。用電腦診斷儀進(jìn)入自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)讀取相關(guān)故障碼或傳感器信號(hào)，能夠發(fā)現(xiàn)問題。

（三）換擋沖擊

故障表現(xiàn)為：在排擋桿掛入R或D的瞬間，以及行駛中升擋的瞬間，汽車有明顯的闖動(dòng)。

分析思路：手動(dòng)變速器換擋沖擊，是駕駛員操作出了問題，主要是離合器釋放過快，或者是空擋時(shí)間太長。手自一體自動(dòng)變速器換擋時(shí)，充當(dāng)離合器角色的是液壓離合器和液壓制動(dòng)器，如果它們的工作出現(xiàn)問題，換擋過程就會(huì)產(chǎn)生沖擊。

可能的原因：

1.換擋油壓出了問題，導(dǎo)致液壓離合器和液壓制動(dòng)器工作不平順。

2.液壓離合器或者液壓制動(dòng)器本身出現(xiàn)問題，導(dǎo)致工作不平順。

（四）緊急剎車時(shí)熄火

故障表現(xiàn)為：緊急制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火了。

分析思路：手動(dòng)變速器踩剎車熄火，也是駕駛員操作出了問題，沒來得及踩離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分離。此時(shí)離合器還處于完全結(jié)合狀態(tài)。手自一體自動(dòng)變速器沒有離合踏板，但是其液力變矩器中有鎖止離合器。如果行星齒輪機(jī)構(gòu)起步擋沒有單向離合器，再加之鎖止離合器分離控制出了問題，同樣也沒有切斷與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的連接，所以踩剎車也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

四、結(jié)語

本文對(duì)手自一體自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)及工作過程介紹都是忽略了很多不必要的細(xì)節(jié)的，但是主體上是簡要介紹完畢的。關(guān)于與手動(dòng)變速器的對(duì)照思考，也比較粗淺，算是拋磚引玉吧。所以，本文的這些觀點(diǎn)，僅供大家學(xué)習(xí)參考，不當(dāng)之處，敬請(qǐng)諒解。（作者單位：四川華新現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院）