自動變速器故障診斷與維修新思路

近幾年，伴隨著全球汽車工業的快速發展，一些新技術在不斷運用，特別是汽車各個系統智能網絡化的應用，使得汽車的控制越來越趨於人性化，從而使得汽車維修技術得到了新的提高。尤其是自動變速器技術，不但真正實現了“機、電、液”一體的組成，而且實現了“人性化”的控制。這就對我們汽車維修技術人員的綜合素質也有了更高的要求。

一直以來，汽車自動變速器的故障維修被認為是汽車維修中的難點，而自動變速器故障診斷與維修中的“換擋品質”問題又是被當今自動變速器維修技師們所公認的難點中的難點。無論是專業從事自動變速器維修的精英，還是在汽車維修界小有名氣的技師，對於自動變速器“換擋品質”問題的解決都一致認為是件頭疼的事兒。因此，在整個自動變速器故障診斷與維修中，能夠迅速解決“換擋品質”問題可以說是一項對維修人員的技術含金量以及綜合素質的驗證標准。

那麼，何為“換擋品質”呢？就是指自動變速器的換擋感覺（打滑、沖擊現象等），也就是變速器在執行換擋過程的平順性。換擋品質的控制是當今自動變速器液壓控制系統、電子控制系統的重要內容。在我們經常維修“換擋品質”過程中，所遇到的大多都是所謂的“闖擋”問題，即車輛在靜止時，踩剎車入動力擋（P/N-R、P/N-D）時的接合感覺；車輛在行駛過程中的換擋感覺以及變扭器鎖止離合器接合與分離時所產生的振動感覺等。

當然，任意一款裝有自動變速器的車輛在靜止時，踩剎車入動力擋都會有接合感覺，主要看接合時所產生振動感覺的輕重。當接合的感覺讓人感覺明顯不舒服時便說明變速器工作異常。汽車在行駛中的換擋點的感覺理論上講還是存在的。由於控制的精確以及擋位數的加密一些，新款高檔車型一般情況下幾乎是感覺不到的，不過從發動機轉速表上能看到輕微的波動。

無論是車輛在靜止時踩剎車入動力擋，還是車輛在行駛過程中的升降擋以及變扭器鎖止離合器結合與分離等，其產生的這些接合感覺都是靠哪些系統來維持最低限度的呢？為了減小換擋沖擊，電子和液壓控制系統采取了緩沖控制、定時控制及油壓控制等方式來改善換擋品質。這主要是依據發動機控制系統、自動變速器系統本身以及自動空調等系統實現減扭矩來完成平順性能控制。

自動變速器采用多電磁閥（如圖1所示）控制是改善換擋品質的一大趨勢。

傳統的電子控制自動變速器的執行器（電磁閥）只有3、4個，主要是用來完成換擋和變扭器鎖止離合器的控制。現在許多自動變速器已裝有多個電磁閥（5、6、7、8、9個等）。這些電磁閥主要包括控制換擋點過渡電磁閥、正時電磁閥、倒擋電磁閥、扭力轉換電磁閥、扭矩緩沖電磁閥、強制降擋電磁閥等。如此大量電磁閥的湧現，使得電控系統對變速器的控制范圍進一步擴大。現在一些變速器的換擋電磁閥完全負責對D擋、手動模式、倒擋的控制，被稱為全電子控制自動變速器。例如在ZF公司生產的6擋自動變速器中，為了控制系統壓力實現換擋平順性能，設置了6個具有高流量特點的脈寬調制電磁閥、一個可變力(VFS)電磁閥等，因此換擋的舒適性能又得到了更進一步的提高。還有一些自動變速器（奔馳722.6和三菱F4A42）所有電磁閥均采用頻率占空比控制式，這樣無論是對換擋控制，還是變扭器實現剛性連接控制，無疑都得到良好的舒適保證。

對於發動機控制系統的減扭矩控制（用於換擋點緩沖控制）主要是發動機控制單元通過接收自動變速器控制單元所傳遞過來的減扭矩請求信息，然後通過瞬間延遲發動機點火或瞬間減少噴油量來完成換擋平順過程的（如圖2所示）。

對於自動變速器控制系統的換擋品質控制主要是由緩沖控制和調壓控制兩方面來實現。

緩沖控制（如圖3所示）是對施加在用油元件上的工作油壓進行減緩上升速度的控制，它主要是由蓄壓器、節流孔、節流球、節流片、節流閥、限流閥及緩沖閥等裝置來完成。

自動變速器的電子控制系統（如圖4所示）通過接收眾多可靠輸入信息並根據發動機不同工況、不同轉速、變速器不同工作溫度、不同車速、各換擋點及變扭器鎖止點對執行器（電磁閥）發出不同指令來實現調壓過程，以保證舒適平順性能。

大部分的豐田車還有一特殊功能，那就是車輛在靜止狀態時“N-D”的緩沖控制功能。這種控制主要是電子控制單元通過接收相關輸入信息後，對換擋電磁閥先發出高擋指令，然後再執行起步的低擋狀態（如圖5）。這樣，由於扭矩的變化，實現了車輛在靜止時“D”位置接合的舒適性能。

對於自動空調控制系統的扭矩協調控制，主要是為了實現變速器強有力的加速性能，同時保證在實現加速過程中的換擋平順過渡性能。當自動變速器電子控制單元接收一個大負荷加速信息時，通過通知空調控制單元並由空調控制單元瞬間切斷自動空調工作來完成整個加速平穩過程（如圖6）。

除了以上對自動變速器緩沖控制內容外，對於一些新式自動變速器部件也有了新的改進。那就是新式離合器的結構發生了改變，見圖7。

在傳統的自動變速器中，離合器只有一個可實現離合器接合或分離的“活塞”，同時在活塞上還作用一個單向球。從圖7的右邊可以看出，當離合器需要工作時，油壓從A油路進入活塞上的單向球起到關閉作用，當A油路釋放時活塞在回位彈簧力的作用下回到原始位置。同時，作用在活塞上的單向球不再起到關閉作用，它會將離合器因轉動而形成的離心壓力釋放掉，保證了離合器摩擦片與鋼片之間的正常間隙。

在新式離合器活塞設計中，現已加入了一個靜態的活塞（圖7中的封油板），用一油封封住其外部邊緣。這個活塞在離合器的工作側與回位側（彈簧力）形成一個壓力平衡腔。工作腔的離心力與平衡腔的離心力一樣，兩種離心力抵消活塞在彈簧力的作用下與離合器片分離，主動片和從動片之間就有足夠的間隙，就不會產生不必要的摩擦。工作活塞從靜態平衡活塞的油封滑過。注意，沒有內油封，因為只有離心力，所以不需內油封。因此，新式離合器由於結構的改變，可實現兩方面的作用：一是像傳統離合器活塞上的單向球一樣，當離合器在釋放壓力時協助離合器活塞迅速回到原始位置；二是離合器在未工作前靜態活塞和工作活塞之間的工作腔已形成少量的壓力油，由於離合器旋轉在這個工作腔內，就形成了動態的離心壓力，當離合器需要工作時從工作活塞進來的主油壓與動態的離心壓力就會相互抵消一部分，因此離合器得到了均衡，即起到了減緩作用。

圖8為2003年後奧迪A8轎車09E型自動變速器離合器的工作原理。

從離合器主活塞兩側進油同時沖擊離合器活塞（當然離合器工作壓力遠遠大於從潤滑油道進入後所實現的動態離心壓力），通過靜態活塞（圖8中擋板）實現，靜態活塞（擋板）為動態壓力均衡與活塞形成一個密閉的空間。只能用潤滑油通道對壓力均衡空間充裝很小的壓力，像在離合器油缸中一樣，封閉在壓力均衡空間的油受到同樣的力 （動態壓力建立），因此離合器活塞的表面壓力得到均衡。

目前在國內裝有5HP-19變速器的奧迪A6以及帕薩特1.8T轎車等都相繼出現了一些比較常見的換擋品質問題。下面就5HP-19變速器一些常見沖擊現象加以分析，並介紹一些故障排除技巧。

1. 入“R”沖擊問題。通常當選擋桿由“P”位置移至“R”位置時，車身有兩下接合感覺，同時在第二下接合時有嚴重的沖擊現象。分析這種現象我們必須首先從外圍控制方面入手，如果發動機在怠速時的節氣門角度過大或者是空氣流量傳感器怠速進氣量數值過大都會產生入倒擋沖擊的現象。這是因為自動變速器電子控制單元錯誤接收發動機控制單元送過來的大負荷信息後，自動變速器自然將系統油壓提高，從而出現掛倒擋沖擊現象。因此，當遇見這類問題時不要單純地去考慮自動變速器本身，而要對發動機控制單元的數據進行監測。由於5HP-19這款變速器沒有預留主油路油壓檢測孔，因此只能通過使用專用檢測儀讀取主油壓調節電磁閥的工作電流來判斷系統工作油壓的高低。借助動態數據流我們可以得知，當選擋桿從P/N擋位置移至R擋位置時，主油壓調節電磁閥是否有調壓過程（電流變化），見圖9。如果電腦對主油壓調節電磁閥計算和指令的工作電流是正常的（有調壓過程），應主要檢查主油壓調節電磁閥、閥體以及倒擋執行元件（離合器或制動器）。大部分情況下，更換閥體即可解決。

2. 入“D”擋沖擊同時伴隨5-4擋沖擊的現象。這種情況是一個故障引起多種反應的現象。利用專用檢測儀讀取其動態數據時讀不到任何錯誤信息，這主要是由於液壓控制閥體中主油壓調節電磁閥和壓力調節閥工作性能變差造成的，更換液控閥體總成（如圖10）即可解決。

那麼為什麼會出現入“D”擋沖擊的同時還伴隨著5-4擋沖擊呢？綜合換擋執行元件工作表（如圖11）中各元件在各個擋的工作情況以及“D”位一擋和“5-4”擋油路的分析得知，選擋桿由“P/N”位置入“D”位置主要啟動的是“A”組離合器的油路，而“5擋降4擋”又是重新啟動“A”組離合器的油路。因此當出現沖擊時一定是“A”組離合器的啟動油壓的緩沖控制功能失效（主油壓不穩定），而“A”組離合器緩沖控制油壓又是由圖10主油壓調節電磁閥和壓力調節閥共同調節完成。因此當電磁閥線圈工作性能及壓力調節閥磨損或彈簧壓力下降時這種沖擊故障即會發生。

3. 車輛在中低速勻速、加速行駛時產生的沖擊和聳車現象，目前在國內是最常見的問題之一。車速在27～28km/h 左右，發動機轉速在1700 r/min左右，變速器在D 擋，保持這樣狀態小油門行駛十幾分鐘，有時車輛會出現發沖現象（開空調或上坡路時現象更明顯）。按正常情況對於1.8T帶有渦輪增壓器的車型,在正常運行時通常車速在大於30km/h，發動機轉速大於1800 r/min時2擋升3擋。此時，發動機的渦輪增壓器已工作，發動機的扭矩與車輪的輸出扭矩有很好的匹配，所以車輛運行平穩。但當車輛在上述工況下行駛十幾分鐘，變速器電控單元會以經濟運行考慮（節氣門開度小）。在此工況由2擋升為3擋，此時發動機的渦輪增壓器處於將要工作的臨界點，因此造成了沖擊。此時如果渦輪增壓器尚未工作，則發動機的扭矩小於車輪的輸出扭矩，會出現車輛發沖現象；如果渦輪增壓器剛好工作，則發動機扭矩瞬間大於車輪輸出扭矩（發動機轉速在此現象中由1700 r/min瞬間升至2000 r/min，再降到1400 r/min），也會出現車輛發沖現象。而且，車輛經常在此工況下運行，由於變速器控制器具有自學習記憶功能，會使此類現象出現更為頻繁。

如果在換擋過程中無規律出現較大的沖擊，經檢查控制單元沒有故障，則沖擊主要是因為鎖止離合器結合太快造成的。特別是當車速在50～80km/h，發動機轉速在1500～1800r/min，加速踏板位置沒有改變時，最容易出現沖擊現象，而且給人的感覺就像發動機突然斷油或斷火的感覺（不嚴重時）。出現這種現象的原因：變速器油溫過高（同時鎖止離合器接合油壓有可能比較偏低）。尤其是在低擋位，由於傳遞扭矩較大，ATF 油溫非常容易升高。當溫度高於一定限度時，鎖止離合器的鎖止點將會提前，變扭器鎖止離合器接合後又馬上斷開，因而可以感覺到明顯的沖擊。這種在極端惡劣的工況下，以犧牲一點舒適性為代價，可以更好地保護變速器並降低油耗，同時對排放也有好處。對於這種故障，通過讀取變速器動態數據流（如圖12），觀察變扭器鎖止離合器鎖止滑差即可。

上述沖擊現象嚴重時就轉換成聳車現象。當車速仍然保持在50～80km/h之間或更高，發動機轉速低於2000r/min以下，自動變速器仍然在3擋以上的擋位上，恆定油門勻速行駛，汽車就會出現前、後聳車的現象（上坡明顯）。同時，發動機轉速也自動隨之波動（忽高忽低），就像我們剛剛清洗完節氣門以後沒有匹配一樣，也就是我們經常所說的游車現象。這主要是因為變扭器鎖止離合器摩擦片已經嚴重磨損，必須更換變扭器才能解決問題。那麼，變扭器鎖止離合器出現問題後為什麼會伴隨出現聳車現象？其實也不難理解：當變扭器鎖止離合器接合時，發動機轉速馬上降低300r/min左右，一旦由於某種工況也就是變扭器鎖止離合器又不能完全實現鋼性連接時，即又迅速脫開，此時發動機轉速又迅速上升300r/min左右，發動機與變速器之間反復在機械和液壓狀態下連接，即會出現聳車現象。

有些問題說起來容易做起來難，比如同樣是恆定油門出現的類似發動機斷油或斷火的感覺以及聳車問題，我們如何通過有效的診斷方法將故障點鎖定在某一范圍就顯得尤為重要。我們的修理人員往往遇到這種問題時會把所有的精力都投入到檢查發動機方面，結果浪費了大量的人力物力。

其實，當我們遇到這類故障時完全可以通過發動機及變速器的數據、波形來確認故障點。我還有一個非常簡單可行的方法：既然車速保持在50～80km/h之間，那麼變速器就一定執行在3、4、5擋上，因此我們為了查找故障點完全可以將變速器的電磁閥線束接頭斷開來試車。此時變速器只能在安全模式下固定的液壓4擋上行駛，我們仍按發動機轉速低於2000r/min以下，車速保持在50～80km/h之間這種工況下試車。如果沖擊、聳車現象沒有改變，充分說明問題出在發動機方面；若沖擊、聳車現象消失，則百分之百地說明問題出在自動變速器方面。那麼，斷開電磁閥線束接頭的4擋和連接電磁閥線束接頭的4擋區別在哪裡？當電腦指令（連接電磁閥線束接頭）的4擋中，無非多了一個機械4擋（變扭器TCC鎖止離合器鋼性連接控制），問題自然就鎖定在自動變速器的變扭器鎖止控制方面了，接下來的工作就容易做了。還有一種科學可行的方法就是：找一個TCC電磁閥連接在變速器外邊（將原來TCC線路斷開接在這個電磁閥上），這樣變速器仍然受電腦控制，當控制單元執行TCC鎖止控制時，電磁閥雖然工作了但沒有通過改變TCC控制閥油路使變扭器鎖止離合器真正接合。所采用的試車方法與第一種方法完全一樣。

總結

在當今轎車多元化的控制系統中，特別是網絡（CAN）控制系統，各系統之間相互建立了通訊聯系，因此資源都是相互共享的，各系統間相互匹配功能也都是相當完美的。然而一旦某個系統出現故障時，都可能通過另一個系統來反映故障現象。因此就要求現代汽車維修人員要具備良好的綜合素質，特別是在故障診斷上做到理論和實踐有效地結合，診斷思維的范圍要寬一些，要做到循序漸進、有條不紊、層次分明，而不要把一個簡單的故障復雜化。最為重要的是，首先在區分故障區域時要准確無誤（發動機還是自動變速器），這樣才能在後面的作業中一切順利。以上只是個人的一點見解，僅為參考。