技师论文--自动变速器工作原理及故障诊断.doc

自动变速器工作原理及故障诊断关键词：自动变速器；工作原理；故障诊断.摘要：随自动变速器的技术断的发展，变速器应用越来越广泛。因此，很有必要认真研究。对自动变速器的研究，首先必须明确它的重要性及优越性，知道自动变速器的分类及各类的构造工作原理。掌握自动变速器故障的排除方法。明确故障的成因，理清诊断的程序和步骤，才能在最短的时间内准确地诊断出故障。防止盲目的拆卸分解而找不出故障的成因，以至造成自动变速器不应有的损失。自动变速器虽然比较复杂，但只要持之以恒的学习与研究，既注重理论又抓住实践，形成扎实的基本功。就能对其故障快速准确排解。随着自动变速器在汽车上的普遍应用，自动变速器的技术也在不断地提高，针对汽车维修的实际情况，对自动变速器的维修技术的进一步研究很有必要的。一、自动变速器的工作原理自动变速器是利用行星齿轮机构进行变速的，它能根据油门踏板程度和车速变化来进行自动地变速，而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。汽车变速器按变速方式可分有级变速器和无极变速器两种。通常把具有有限的几个定值传动比（一般有3-5个前进挡和1个倒挡）的变速器称为有级变速器。能使传动比在一定的范围内线性连续变化的变速器称为无极变速器。汽车变速器按操纵方式分为手动变速器和自动变速器。手动变速器是靠驾驶员操作，使大小不同的齿轮进行不同的组合，获得不同的传动比。自动变速器是通过液压或电控液压使发动机曲轴转速与驱动轮之间实现传动比的自动切换。按变速机构类型的不同，自动变速器可分为固定平行轴齿轮机构式、行星齿轮机构式和金属带式无极自动变速器（ECVT）三种。固定平行轴齿轮机构式的自动变速器体积较大，传动比较小，只有本田等少数车型采用；行星齿轮机构自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为多数轿车所采用。金属带式电控无极变速器还有一些材质等问题有待解决，目前只用在个别中小排量的轿车（如广州本田飞度）上。按控制方式不同，自动变速器可分为液压控制自动变速器和电液控制自动变速器两类。1.液力控制自动变速器液力控制的自动变速器是通过机械的手段，将汽车行驶的车速及节气门开度这两个参数转变为液压控制信号；阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行机构的动作，实现自动换挡如图（一）所示。2.电子控制自动变速器电子控制自动变速器是通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器油温度等参数转变为电信号，并输入电脑；电脑根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号，换挡电磁阀和油压电磁阀再将电脑的电子控制信号转变为液压控制信号，阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡，如图（二）所示。二、自动变速器的诊断方法1.自动变速器常见故障原因自动变速器的机械系统部位（如各挡离合器、制动器、行星齿轮组及轴等）和液压控制系统部件（如液力变矩器、阀体和伺服阀等）的精度要求都比较高，所以这两个系统在正常使用条件下，1-2年一般不会发生故障。自动变速器的常见故障，如换挡粗暴、档位不正确等，通常由下列原因引起：（1）自动变速器油位不正确，油质不佳，节气门拉杆、换挡杆等联动装置调节不当，发动机怠速不正确等。（2）液压控制系统各回路漏油。液压系统的密封垫、油封失效是发生漏油的常见原因。液压控制系统漏油会引起液压不足，从而造成换挡打滑、延时等故障。（3）自动变速器的电子控制系统是继上述两项之后较易发生故障的部位，故障既可能发生在自动变速器电控系统的各回路和元器件本身，也可以由汽车电子控制单元（ECU或ECM）本身引起的。电控系统的故障会引起自动变速器缺少某一档，不能上档等故障。当然，除上述三项外，由于自动变速器的长期使用或自动变速器的不正确使用，也会导致机械系统部件和液压控制系统部件发生故障，主要原因可能是各离合器、制动器磨损、 粘连等。阀体等精度要求高的部件，一般不会出现故障。2.自动变速器故障的诊断步骤对于自动变速器的某一故障，可以用消元排除法来初步排除故障的不可能原因，迅速而准确地确定故障发生的具体部位。结合上述故障可能分析，自动变速器故障的诊断可按下列步骤进行：（1）首先要排除由于油位不当、油质不佳，联动机构及发动机本身等“状态”不佳和漏油等引起的自动变速器故障，所以故障诊断的第一步往往是自动变速器的基础检验。（2）要区分故障是电子控制系统引起的，还是由机械系统和液压控制系统引起的，可以通过自动变速器的手动换挡试验来鉴别。（3）机械系统和液压控制系统故障的区别要通过机械试验（即液压试验、失速试验、时间滞后试验、变扭器试验、道路试验等）来进行。（4）最后，对不同系统的故障要采用不同的诊断方法。根据上述故障诊断步骤，可总结出自动变速器故障分析的流程图，如图（三）所示。具体故障排除中可根据此图，逐项进行检查和确认。液力控制自动变速器的自动换挡是直接由液压控制系统控制的，因而无需进行区别电子控制系统故障还是液压控制系统故障的手动换挡试验和电控系统故障诊断，其他各诊断步骤和自动变速器故障诊断步骤相同。三、故障排除实例分析故障症状：一辆日产蓝鸟轿车装备U12发动机和RE4F02A自动变速器，该车进前进挡后起步反应相当慢，发动机加速行驶时车速提升相当困难，而发动机的转速却迅速升高，驱动无力。D位2位故障现象一样，但将选档手柄置于1位时动力却明显变强了，行驶驱动正常。倒档的动力也很正常。故障诊断：由这些现象可以确定故障出在自动变速器上。对自动变速器进行失速试验，各挡位的失速转速都很正常，因此可排除自动变速器打滑的故障，初步确定为传动比不正确而引起驱动无力。对自动变速器进行道路试验，观察其自动换挡的情况，从零车速到100km/h的加速行驶过程中，一共发生了3次自动换挡现象，在车速到达50km/h以上时驱动又很正常。在试验中发现：第一次自动换挡时发动机转速为2800r/min左右，车速为30km/h左右，自动换挡后汽车仍然驱动无力；第二次自动换挡时发动机转速为3000r/min左右，车速为50km/h左右，换挡后发动机转速立即下降为2500r/min左右，汽车有明显的向前冲的现象，动力很强；第三次自动换挡时发动机转速为2700r/min左右，车速为80km/h左右，换挡后发动机转速立即下降为90km/h左右时，按下手柄处的超速按钮，仪表板上的“O/D OFF”指示灯点亮，此时发动机的转速马上上升，车速下降，说明发生了自动降档的现象，并且是由4挡降至3挡。该车为四速电控自动变速器，发生3次自动换挡现象应该说很正常，据此分析自动变速器的本身应当没多大问题，故障发生在挡位控制部分的可能性较大。通过故障自诊断的“O/D OFF”指示灯读取故障码，为正常码。检查油质状况，也无明显的变质现象，更换控制电脑后试车，故障依旧。表4换挡电磁阀控制信号挡位换挡电磁阀A换挡电磁阀B挡位换挡电磁阀A换挡电磁阀B1挡ONON3挡OFFOFF2挡OFFON4挡ONOFF再进行挡位试验：将选挡手柄放入1位起步加速，车速达到30km/h时，将手柄推入2位继续加速汽车，发动机转速与车速并没有多大变化，再将选挡手柄推入D位时，汽车立即发生换挡现象。根据这种现象初步判断为自动变速器2挡工作不良。根据失速试验时发动机的失速转速并不高的现象，可以暂时认为自动变速器机械部分工作良好，而故障出现在自动变速器的控制部分。控制部分包括液压控制部分与电控部分，对于这类挡位控制不正确的故障，检查电控部分比检查液压控制部分方便，故决定对电控换挡信号进行检测。如图4所示，在两换挡电磁阀的导线上并联两试灯，再对汽车进行路试，通过试灯的闪烁情况来检查电控系统的输出控制信号是否正确。测得的结果符合表4中所示的正确情况。由此看来故障出在液压控制系统了。从车上拆下阀体检查，各控制阀都很正常。再检查换挡电磁阀时，发现有一个换挡电磁阀已经卡滞，对电磁阀通断电都无反应，其一直处于打开的位置，说明故障出在此处。更换该电磁阀，故障排除。重点提示：为什么一只换挡电磁阀卡滞会出现如此故障呢？在行驶挡D位正常行驶时，格挡位的工作控制如下：1挡时，电磁阀A、B均因通电而关闭。作用在23挡换挡电磁阀下方的油压使该阀上移，使由电磁阀A控制的油压信号作用在12挡换挡阀的下方，使该阀上移而关闭到制动带的油路，这时仅主油路液压通过34挡换挡阀使低挡离合器接通工作，使自动变速器位于1挡工作。2挡时，电磁阀A断电。作用在12挡换挡阀下方的油压消失，在弹簧力的作用下使12挡换挡阀下降，而接通了到制动带伺服缸的油路，使制动带结合工作，自动变速器处于2挡工作，如图5所示。3挡时，电磁阀B因断电而打开，使作用在23挡换阀下方的油压消失，滑阀在弹簧作用下下移，接通了到高挡离合器的油路，使自动变速器处于3挡工作，如图6所示。由于电控单元使电磁阀A通电而关闭，电磁阀A的油压作用于34挡换挡阀的下方，使34挡换阀上移而关闭到抵挡离合器，使自动变速器处于4挡工作。当电磁阀B因出现故障而一直打开不能关闭时，作用在23挡换挡阀下方的油压就一直不能建立，23挡换挡阀就一直处于下方位置，这样由电磁阀A控制的油压就一直不能作用于12挡换挡阀的下方，自动变速器就一直不能进入1、2挡工作，而电控单元始终不能检测到故障信号，因此就不能以故障码的形式给出警告，电控单元仍旧按照正常的条件给出换挡信号。正常1挡时两电磁阀都通电，但由于电磁阀B出现卡滞故障，即使通电也不能关闭，所以这时由电磁阀A控制的油压不是作用在12挡换挡阀上，而是作用在34挡换挡阀的下方，使34挡换挡阀上移，关闭了抵挡离合器的油路，使自动变速器处于4挡工作。大家知道，4挡的传动比最小，发动机的拖动阻力最大，汽车起步与低速行驶时的阻力更大，使得汽车出现驱动无力的现象。这时由于行驶阻力较大，液力变矩器内泵轮与涡轮之间的转速相差就会较大（传动比较大），以起到增加力矩的作用，所以发动机的转速要比正常时高处很多。车速达到应该换挡的时候，电控单元给出2挡的换挡信号，使换挡电磁阀A因断电而打开。在这种情况下电磁阀打开泄油后，实质上是消除了作用在34挡换挡阀下方的油压，而使34挡换挡阀在弹簧力的作用下向下移动，接通了到抵挡离合器的油路，使自动变速器降为3挡工作。这时的传动比仍然比设计的小，故仍然让人觉得驱动不是很有力，再则在车速上升的时候发生的是降档现象，故换挡现象也让人没有很明显的感觉。车速在继续上升，3挡与4挡的换挡都能正常进行了，就这样虽然发生了3次换挡过程，但自动变速器始终不能进入1、2挡工作。在1位由于控制油路的设计，使得变速器只能位于1挡工作，并有抵挡滑行制动器（又称低倒挡制动器）的滑行制动作用，使1位时驱动有力而正常。由于该车的特殊结构，与其他一些车型电磁阀出现故障时的现象有所不同，在故障诊断时要注意。结论：自动变速器是高端汽车产品的主要关键部件，是现代汽车先进技术的代表。由于其结构复杂，维修难度大，对于汽车修理行业来讲，知识的更新需要跟上汽车工业的发展。了解自动变速器，弄懂自动变速器，对于我们这些致力于汽车行业的来讲，要想在汽车行业中闯