汽车自动变速器原理与检修教程
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四、液力变矩器常见故障分析

液力变矩器是连接发动机和自动变速器行星齿轮变速机构的重要元件之一,在工作过程当中主要是以液压传递、机械传递以及半液压半机械三种方式来完成发动机动力的传输功能,特别是在半液压半机械状态时出现的故障较多。因此,当其发生故障时,发动机和变速机构的性能都会受到严重的影响,所以理解和分析液力变矩器所引起的各种故障是学习和掌握自动变速器常见故障中的一项重要内容。

通过前文的讲解,液力变矩器的作用及工作原理大家都已经有所了解,但是在维修中对它的使用寿命似乎却是不太注意,同时在判断其故障时往往都是靠无根据的怀疑,因为我们一般往往无法从直观的角度观察到里面的好与坏。在早期的传统变速器中,由于其控制方式(开关油路)及控制过程(只有一个最高档位具有锁止控制功能)的因素,导致在某些变速器的故障中液力变矩器的原因造成的故障还是远远要小于其他故障原因的,所以在早期的维修过程中大家对液力变矩器的检查或维修不是很重视,只要满足其内部清洁问题就足够了,一般不会形成因液力变矩器问题导致的返修。

但当今绝大部分液力变矩器的控制过程及控制类型改变了,低速档即可以实现锁止控制,而且还是靠占空比形式来控制的,这样在半锁止(半液压半机械)过程中就有了一定程度的微量打滑时间,这样对液力变矩器的使用要求就更高了,在原材料耐磨程度和散热形式以及摩擦因数上有了较高的技术要求。这主要是现代新款轿车对液力变矩器在锁止控制方面越来越讲求闭锁时的舒适性,因此就增加闭锁控制的频率,这些舒适性能的改善却只能以牺牲其寿命为代价。德国ZF公司早在1998年的一次技术通报中就建议车辆行驶10万km可以更换01V的液力变矩器。当然在我们实际的维修中并没有这么早的提前更换或修理,但大众奥迪的01V型自动变速器的变矩器确确实实一般在15万km以后会出现不同程度的问题,有些车型因使用原因故障还会提前出现。加之我们国内对自动变速器的维护及材料选用上没有形成规范化标准,也因此导致一些变矩器的使用寿命持续下降,故障则提前出现。

从维修统计数据上看,欧洲车型的变矩器故障率相对要比美国和日本车型要高,比如大众、奥迪的01M、01N及01V等变速器。这主要跟车辆的自身重量和发动机排量以及发动机与变速器的匹配等因素有关。所以自动变速器大修时一定要检查或修理液力变矩器,无修理条件的,则需委托有能力维修液力变矩器的厂家进行修理,以保障维修质量。

液力变矩器常见故障通常表现为以下几种(图2-22)。

1.漏油问题

自动变速器变矩器的漏油问题是比较常见的,虽然此类问题看似简单,但往往有些时候操作起来还是有一定难度的。在检查变速器漏油部位时发现ATF是从发动机和变速器连接部位处漏出的,很多人在这种情况下就会直接更换变矩器油封。有些时候更换油封是能够解决问题的,但有些时候反复更换多个油封也不能解决漏油问题。这就要首先检查变矩器轴外套(脖颈)是否拉伤、油封的回油道是否堵塞,其次检查变矩器轴外套与油泵接合处的定位铜套或铝套有无严重磨损、铜套或铝套是否松旷;最重要的还要检查变矩器与发动机曲轴相连接的接合盘的摆动偏差是否过大(正常数据值的摆动偏差量不应大于0.03mm)。比较常见的有大众奥迪01V型变速器,在严重漏油时发现油泵上的铜套居然粘在变矩器脖颈上了,如图2-23所示。

图2-22 液力变矩器的各种故障

图2-23 油泵铜套粘在变矩器脖颈后导致严重漏油

2.汽车在行驶中突然没有任何动力档

一些1993~1997年的三菱太空车系和韩国现代车系,使用的自动变速器型号分别是F4A232或KM175系列等。使用这些型号变速器的车辆通常会出现在行驶过程中停车后再次起步时发现没有任何动力档(D、R)的故障。当车辆牵引至修理厂进行检修时发现:油面高度、油质正常、油压也正常,而且分解变速器后所有机械元件良好。故障是液力变矩器涡轮轴花键磨损所致(图2-24),更换变矩器或重新修复即可解决问题。

3.挂档熄火或急制动熄火

变矩器具有自动离合器的功能也就是软连接功能,因此在挂档或急制动时发动机是不应出现熄火现象的。这种故障现象在大众01M/01N变速器上表现尤为明显(其实是液压锁止阀门导致的)。当然这种故障不能排除发动机问题,所以在正常情况下(除发动机问题外),如果发动机与自动变速器之间实现的是液体软连接,发动机就不会熄火,因此只有变矩器锁止离合器在接合时(机械连接)才会有此结果。一旦出现这种问题,首先要检查变矩器锁止离合器控制系统,它包括控制单元指令、线路、TCC锁止控制电磁阀、液压控制阀体、液压锁止控制油路,最后再考虑变矩器锁止离合器是否不能分离。

图2-24 磨损的变矩器涡轮花键

4.变速器经常高温、ATF容易变质

这种情况大多都是因为变矩器锁止离合器不能正常工作造成的,而且当目视检查变矩器时,会发现变矩器外部已经经过高温变成青蓝色。对于电子控制自动变速器,首先要检查变矩器锁止离合器控制系统,包括正确的输入信息、控制单元指令、线路、TCC锁止控制电磁阀、液压控制阀体,最后再考虑变矩器锁止离合器摩擦片是否损坏,同时注意选择ATF使用标准要求(假ATF会带来高温问题)。

5.变矩器异响

异响一定来源于发动机与变速器的连接部位,同时要分清响声是液体声音还是金属声音。如果响声是液体声音,大多都是由于变矩器供油压力偏低造成的,比如美国道奇捷龙41TE自动变速器这种问题就比较多,一般情况下通过改变变矩器供油控制滑阀弹簧硬度或更换液压控制阀体即可排除。如果是金属声音,它有两种可能:一是内部元件相互干涉引起只能更换变矩器来解决此问题;另外就是在变矩器锁止离合器在实现刚性连接时发出的摩擦声音,这主要是因为锁止离合器摩擦片磨损所致,严重时摩擦片完全磨光而直接是金属与金属之间的摩擦(图2-25)。如果磨损不是很严重,可以到专业自动变速器维修厂作变矩器的翻新即可。严重时,只能更换变矩器总成,但同时一定要找到损坏变矩器的真正原因。

图2-25 变矩器锁止离合器摩擦片磨光

6.汽车在低速行驶时的加速性能差

汽车起步困难没有爬行同时低速加速无力。任何一款自动变速器在起步一档时都会有一个爬行过程,这是因为变矩器具有增加发动机转矩功能。当然遇到这种问题时一定要看该变速器在起步时是否以一档行驶,同时还要检查发动机在低速时的加速动力性能。像这种情况极有可能是变矩器导轮单向离合器打滑造成的,对于一般未带有电子节气门的早期车型可以通过作变速器的失速试验来验证变矩器导轮单向离合器是否存在打滑。损坏的导轮如图2-26所示。

7.汽车中高速加速无力

导轮单向离合器打滑的几率要少于卡死的几率,当导轮单向离合器卡死时不会影响汽车的低速增矩功能,但会影响中高速,中高速行驶时导轮不能自由滑转,从而对泵轮又施加一个反作用力最终影响发动机的加速。

图2-26 损坏的导轮单向离合器

8.换档品质故障与变矩器锁止控制故障的关系

在一些新型变速器中变矩器锁止离合器的故障比例比较高,同时会影响的换档品质。如类似发动机断油或断火以及耸车现象的出现更多的都来源于变矩器锁止控制方面的半液压半机械控制阶段即半锁止状态,例如大众奥迪01V型变速器就是一个典型的例子,在小节气门驾驶车辆负载较大时这种现象最为明显。此类故障在诊断中一定要通过观察变矩器锁止离合器工作时的动态数据来锁定故障点,因为发动机转速是泵轮转速,而输入轴转速则是涡轮转速,这样当锁止离合器工作后(CLOSED-锁止离合器完全锁死)可以精确地读到它们之间的转速差即锁止滑移率(图2-27)。在该数据中有变速器ATF温度信息(如锁止离合器工作良好则工作温度会在正常范围内)、锁止离合器电磁阀的工作电流(控制单元对执行器的指令)、变矩器的工作状态(液压、半液压半机械、机械连接)及锁止滑差转速(利用发动机转速减去输入轴转速的结果),通过电流的变化来观察锁止滑差转速的变化,最后确定故障原因。若有变矩器锁止离合器压力检测孔,则可以借助压力测试功能来确定故障原因。

图2-27 变矩器锁止离合器工作动态数据

9.其他人为故障

在日常维修中经常会出现一些人为因素的故障,比如大众奥迪的01V型变速器由于变矩器固定螺栓在拆卸时有一定的难度(原因是螺栓结构及专用工具使用问题),所以在拆卸过程中导致螺栓损坏,当再次安装时替换的螺栓与原来的长度不同,由于螺栓太长将变矩器壳体顶出一个高的凸点,最终导致锁止离合器在工作中影响到换档品质(图2-28)。

还有在维修时由于没有专用变矩器清洗设备,清洗过程中选用了错误的清洗剂,结果导致锁止离合器上的摩擦片脱落,最终影响到变矩器锁止离合器的正常工作(图2-29)。

图2-28 错用变矩器螺栓带来的结果

图2-29 脱落的变矩器锁止离合器片