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1、大众速腾自动变速器换挡冲击的故障诊断与排除摘要自动变速器具有操作方便、运转平稳的特点，在一定程度上提升了车辆的操控性能以及乘坐舒适性，成为现代车辆传动系统中至关重要的组成部分。然而，由于自动变速器本身结构复杂、制造精度高、拆装难度大，导致自动变速器各类故障的发生。自动变速器的各类故隙不仅降低了其本身的使用性能，还有可能会影响车辆的动力性与行驶安全性，而目前的故障检测与诊断方法难以满足对自动变速器故障诊断高效率、智能化的要求。因此针对自动变速器研究更为有效的故隙诊断方法，不仅有利于降低自动变速器的维修成本，更可以提升车辆的行驶安全性和操纵稳定性，延长自动变速器乃至整车的使用寿命，为个人和社会创造
2、经济效益。针对某款大众速腾轿车出现升挡冲击的一例故除现象，经分析认为是其装备的A540E型自动变速器阀体发生故障所导致。从基本检查、时滞试验、主油压检测、动力传动分析、电液系统分析、手动挡试验，直至自动变速器拆检，最终确定故隙是2挡制动器单向节流阀在维修时漏装所致。关键词：大众速腾；自动变速器换挡；故障诊断与排除目录1 .弓I言22 .自动变速器结构与工作原理分析32. 1液力变矩器33. 2换挡执仃机构52. 3液压控制系统53. P早E83. 1故障检查与诊断84. 2故障排除104.结束语11111.引言伴随着社会的进步，当今世界汽车工业也已步入了快速发展的阶段。汽车工业的发展，不仅促进
3、了世界各国之间贸易、技术等方面的合作与交流，也在一定程度上激励了与之相关的各项技术（如计算机技术、电子控制技术等）的进步与创新。然而不可否认，先进技术的引入也在一定程度上影响了汽车的操纵稳定性、排放性能及安全性能。因此对于汽车行业相关技术人员而言，在这种趋势下所要做的，一是通过合理的设计，改善车辆本身的构造，提升车辆的各项性能；二是着力研究高效的、系统的故障诊断技术与方法，保证对车辆存在的各类故障进行快速、准确地排查，以延长车辆的寿命周期。现代汽车理论认为，汽车是集机械、计算机控制等技术于一身的工业产品，其本身结构复杂、不便于拆卸与装配，并且有很高的制造及维护成本。因此，对于汽车检测诊断技术的
4、研究，不仅可以客观全面地评价汽车的技术状况，更能够对其本身潜在的故障状态进行预判，以利于及时对其故障部位进行维修，保证车辆的使用寿命，节约车辆的维修成本，从而为社会带来经济与公益效益。图1.1所示为2013年上半年某机构随机选取中国市场上418个车型的786例有效故障所统计出的车辆部件故障率分布示意图。图1.1车辆部件故障率分布示意图车辆变速器的主要作用是延伸车辆驱动轮转矩和转速的变化范围，保证在不改变发动机旋转方向的条件下车辆能够倒驶以及利用空挡随时切断发动机的动力传递。随着电子、液压，特别是微控制器技术在汽车电子领域的逐渐推广，自动变速器的各项性能得到完善。相比于传统的机械式手动变速器，自
5、动变速器很大程度上提升了车辆行驶的动力性、燃料经济性和舒适性，并已经成为车辆变速系统的主流技术。2.自动变速器结构与工作原理分析汽车自动变速器能够实现自动改变车辆传动系的传动比，使车辆适应各种行驶工况的同时，保证发动机在理想的工况下工作。相比于手动挡机械式变速器，自动变速器具有如下特点：1 .自动变速器避免了对离合器的频繁操作和换挡，消除了不同驾驶者换挡习惯的差异性，提高了车辆的行驶安全性。2 .自动变速器能够保证车辆在起步和加速过程中运转更加平稳，并且降低了换挡过程中的振动与冲击，改善了车辆的乘坐舒适性。3 .自动变速器采用液力传动，能够对换挡接合冲击起缓冲作用，有助于减轻传动系的负担并延长
6、相关零件的使用寿命。4 .自动变速器可以避免由于外界负荷急剧变化引起的发动机熄火现象。虽然自动变速器的产生与使用在一定程度上弥补了手动挡机械式变速器在操作性、燃料经济性等方面的不足，但是自动变速器结构复杂、制造精度要求高,也为其生产和维护带来了一定困难。本章将重点对液力自动变速器中关键的零部件进行结构分析，并对其工作原理进行研究，最终分析液力自动变速器的工作过程。2.1液力变矩器液力变矩器是液力自动变速器中的液力传动装置，它通过工作油液将发动机输出的动力传递给自动变速器。液力变矩器的作用类似于离合器，但是不同于离合器的刚性连接方式，液力变矩器采用液体传递动力的柔性连接的方式，可以增大发动机的输
7、出转矩。液力变矩器的结构如图2.1所示。液力变矩器主要由以下几部分构成：1.泵轮：泵轮是液力变矩器中的能量输入部件，其作用是将发动机输出轴输出的机械能转化为液体介质的动能。2 .涡轮：涡轮是液力变矩器中的能量输出部件，它将液力变矩器液体介质的动能转化为机械能再次输出。3 .导轮与单向离合器：导轮安装在涡轮与泵轮之间，利用单向离合器以及导轮固定套固定在变矩器的外壳上，用以增加涡轮的输出转矩。轴承好他的1图2.1液力变矩器结构示意图汽车在起动后，泵轮在发动机的作用下开始旋转，液力变矩器工作液在离心力的作用下冲击涡轮，推动涡轮与泵轮同时转动。当涡轮低速旋转时，从涡轮中流出的工作液向后流动，冲击导轮叶
8、片。由于单向离合器的作用，导轮的向后转动被限制，所以导轮对离开涡轮的工作液产生阻力，致使工作液改变方向冲击泵轮叶片的背面，促进泵轮旋转，起到了增矩的作用。即满足式(2.1)：M=Mp+MgMp(2-1)式中：MT：涡轮转矩；MP：泵轮转矩；MG：导轮转矩特别是当涡轮转速越低，增矩作用就越明显。当涡轮转速逐渐升高时，工作液是直接流回泵轮，不再对导轮产生冲击，因此液力变矩器失去了增矩作用，而当涡轮转速继续增加时，工作液开始对导轮叶片背面产生冲击，推动导轮旋转，于是整个液力变矩器一起转动，传动比接近Io而对于现代自动变速器来说，为了能够减少液力传动带来的能量损失，通常在涡轮与液力变矩器壳体之间加装锁
9、止离合器，在车速较高时，随着涡轮转速逐渐增大到与泵轮转速相等时，液力变矩器开启的相应电磁阀，将压力油导入，使锁止离合器与液力变矩器壳体刚性地连接在一起，由液力传动转变为机械传动，进而提高了动力的传递效率。图2.2所示为锁止离合器分离与接合时工作状态的示意图。三tt5图2.2锁止离合器工作状态示意图2. 2换挡执行机构前文已提及，通过对行星齿轮机构行星排的基本独立元件采取不同方式的约束，即可形成不同的传动方式从而改变行星排的传动比，使得自动变速器获得不同的挡位。换挡执行机构的作用就是根据换挡需要对行星排各独立元件进行约束。换挡执行机构由离合器、制动器和单向离合器组成。离合器用以连接自动变速器输入
10、轴与行星齿轮机构的某一构件或是行星齿轮机构中某两个独立元件，从而使两者同步运动。当离合器闭合时，动力就开始进行传递，而当离合器分离时，动力就会中断。制动器用以连接变速器壳体和行星机构的某一换挡元件，从而限制该构件的运动。当制动器闭合时，与此相连构件的转动将被阻止，当制动器分离时，与其相连的构件将不受约束。单向离合器用以连接行星齿轮机构中的某两个构件的换挡元件，从而限制一元件相对于另一元件在特定方向运动。当单向离合器接合时，与此相连的某两个构件在某一方向上的运动被限制，当单向离合器分开时，与此相连的两个元件则不存在任何约束。3. 3液压控制系统自动变速器在运转的过程中，各液压系统控制阀体依靠油泵
11、为其提供合适压力的液压油。控制阀起到了油路通道的“开关”作用，其移动使油路接通或切断，使得液压缸内活塞在液压油的作用下做出相应动作，进而保证换挡执行元件能够正常工作，达到自动换挡的目的。典型的自动变速器液压控制系统工作原理如图2.3所示。图2.3自动变速器液压控制系统工作原理1 .油泵：油泵是液压系统的动力源，其作用是为自动变速器提供必要流量和一定压力的液压油。油泵的工作状况很大程度上决定了自动变速器及其内部零部件的工作性能及使用寿命。油泵通常安装在变矩器的后端由发动机直接驱动。自动变速器中常见的油泵有齿轮泵、转子泵和叶片泵。图2.4所示为内啮合齿轮泵的基本结构。图2.4内啮合齿轮泵结构示意图
12、2 .主油路调压阀由于油泵由发动机直接驱动，因此经油泵泵出液压油的压力与油量很大程度上取决于发动机的运转状况。发动机在怠速工况和在发动机最高转速时的转速差很大，从而使得油泵泵油量和压力变化很大。因此在主油路中设置调压阀，其作用就是根据发动机的不同工况对油泵输出的液压油的压力进行调节，保证进入主油路的液压油能够满足自动变速器对油压的要求。图2.5所示即为主油路调压阀的结构示意图。际C界黄IiSfic图2.5主油路调压阀结构示意图3 .换挡信号装置换挡信号装置主要包括节气门阀和速控阀两部分。节气门阀由加速踏板控制，其作用是产生随节气门开度而变化的油液压力，该压力值的大小也被用作自动换挡的信号。根据
13、操纵方式的不同，又可将节气门阀分为拉索式和真空式两种;速控阀的作用是通过输出一个与车速相关的油压信号来进行换挡控制。图2.6所示为速控阀的基本结构示意图。图2.6速控阀结构示意图3.故障分析与排除一辆装备F22B4型发动机、MPc）A自动变速器的大众速腾2.21.轿车，行驶里程350000km。该车在行驶过程中D4挡指示灯不亮（正常情况下应该亮），并且自动变速器在换挡时出现较大冲击现象。3.1 故障检查与诊断接车后先对故障现象进行分析。由于该车在行驶过程中仪表盘上的D4挡位指示灯不亮，说明自动变速器控制系统电路有故障，造成故障的原因可能有3种:一是组合仪表中D4挡位指示灯的灯泡烧坏;二是组合仪
14、表中的自动变速器挡位显示电路有故障;三是自动变速器控制TCM损坏。因为D4挡位指示灯是受仪表显示电路及自动变速器控制TCM两者共同控制的。而产生换档冲击的主要原因可能有:发动机怠速过高、主油路压力过高、换挡执行元件磨损严重、换挡电磁阀有故障、自动变速器控制单元有故障。根据这些可能产生故障的原因，本着排除自动变速器故障“从简单到复杂、从外部到内部的原则，进行以下检查。a.打开点火开关，把变速杆分别挂入P,R,N,D4,D3,2和1各个挡位，看到仪表盘上的挡位指示灯除D4挡位指示灯不亮之外，其余各挡位指示灯都亮。b.对变速器进行失速试验，其发动机转速为2400rmin,符合标准（注意每次试验不超过
15、5s）,说明换挡执行元件正常。c.检查自动变速器的液压油:油而高度正常，并且油质较好;测量主油路压力:松开油压测试螺丝，接上油压表，发动机在转速2000rmin时，各挡的油压都在0.80MPa以上，符合要求;放出自动变速器液压油，拆下油底壳，发现油底壳内有少许杂质，油泵的吸油滤网有少许堵塞，把吸油滤网及油底壳清洗干净后装复并加足自动变速器液压油。d.从仪表盘右侧杂物箱的右下角取出一个双线故障检查自诊断插接器，用导线跨接自诊断插接器的两端子，打开点火开关，约55后仪表盘上的CheckEngine警告灯显示正常代码，而D4挡位指示灯仍然不亮，说明发动机控制系统工作正常，故隙的原因可能是自动变速器控
16、制系统电路有故隙。e.拆下组合仪表，取下D4挡位指示灯灯泡，用两根导线把灯泡接到12V电源上，灯泡亮，说明灯泡是好的，可能是挡位显示器有故障，或者是从组合仪表到自动变速器控制TCM之间的连接导线及自动变速器控制TCM有故障。f.全而检查自动变速器的控制电路（MPOA自动变速器控制电路如图3-1所示）及控制TCM:从仪表盘上拆下组合仪表，取下线束插头;从自动变速器上拆下空挡起动开关的线束插头;从驾驶室右前座仪表盘下方的底板上拆下发动机控制ECM及自动变速器控制TCM（发动机控制ECM的零件编号:ENGlNECONTRO1.MODU1.EECM37820-POCY02;自动变速器控制TCM的零件编
17、号为:TRANSAX1.ECONTRO1.MODU1.ETCM28100PHO-902）0图1大众速腾轿车MPOA型自动变速器控制电路g.用万用表检查从组合仪表线束插头各端子上的导线及自动变速器空挡起动开关线束插头上各端子的导线到自动变速器控制TCM线束插头上相应端子导线的导通情况，发现了以下两处线路故障:从空挡起动开关线束插头上D4端子到自动变速器控制TCM线束插头上A17（ATP-D4）号端子之间的导线不导通（断路）;从组合仪表（自动变速器挡位显示电路）线束插头上DIND端子到自动变速器控制TCM线束插头上A8端子之间的导线因绝缘层破损而对地短路。h.用万用表检查上述两根导线断路和短路的具
18、体位置，把它们连接并固定好,修复完毕再用万用表检查一次，确认连接可靠为ih:。插上发动机控制ECM及自动变速器控制TCM的线束插头，插上组合仪表及其他附件的线束插头，打开点火开关，这时仪表盘上的D4挡位指示灯亮但是不断地闪烁，表明自动变速器控制系统仍有故障。1 .用导线跨接故障自诊断插接器的两端子（图3-2）,打开点火开关，仪表盘上的D4挡位指示灯常亮而不闪烁，不能输出故隙码;取下跨接线以后D4挡位指示灯又开始不停地闪烁，这就说明自动变速器控制TCM的故障自诊断功能已经失效。图2故障码的读取示意3 .2故障排除上述检查说明自动变速器控制TCM有故障。拆下自动变速器控制TCM及TCM两边的盖板后
19、，发现TCM集成电路板上的许多电子元件及电路板因被水浸泡后而腐蚀，自动变速器控制TCM已不可修复。因为发动机控制ECM与自动变速器控制TCM安装于同一位置，因此，考虑到发动机控制ECM也有可能进水，应对发动机控制ECM进行检查。拆开发动机控制ECM两边的盖板，发现里而也有被水浸蚀过的痕迹，仔细检查发现除有少数部位有轻微的锈蚀以外没有大的问题。另外，发动机工作很正常也说明发动机控制ECM是好的。用稀盐酸除去ECM中的铁锈，用酒精清洗干净，晾干后涂上电机绝缘漆并用白炽灯烘干,最后组装好发动机控制ECM0更换一个新的自动变速器控制ECM,把发动机控制ECM及自动变速器控制TCM固定好，插上所有的线束
20、插头，装好组合仪表及其他相关附件及装饰件之后，打开点火开关，仪表盘上的CheckEngine警告灯亮;把变速杆分别挂入P,R,N,D4,D3,2,1各挡位，各挡位的指示灯都亮，仪表盘上的自动变速器挡位显示也恢复正常。检修完毕以后，关闭点火开关，拆下蓄电池的负极电缆约30s后装上，清除可能储存在发动机控制ECM及自动变速器控制ECM中的故障码。清除完毕，打开点火开关，仪表盘上的CheCkEngine警告灯亮，起动发动机后自动熄灭。进行道路试车:起动发动机,把变速杆投入D4挡位置,汽车起步并逐渐加速,汽车在行驶过程中可以感觉到自动变速器的挡位变换十分平稳，无任何冲击，自动变速器控制TCM对自动变速
21、器的换挡控制已完全恢复正常。试车完毕以后再利用故障自诊断系统调取故障码，结果仪表盘上的CheckEngine警告灯及D4挡位指示灯都显示正常代码，表明该自动变速器控制系统故障已被彻底排除。4 .结束语该自动变速器换挡冲击故障产生的原因是由于汽车修理工没有按照自动变速器的修理规范作业漏装造成的，因此现代汽车维修企业要加强对汽车维修工规范操作的技能培训。另外本案例说明正确运用理论知识进行故障原因分析，按照由简到繁的故障诊断程序进行排除，能够起到事半功倍的效果，从而提高现代汽车的维修效率。参考文献1河南省汽车工程学会.第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集0.郑州，2012:001-003.陈家瑞.汽
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