自動變速器動力傳遞路線分析（二）

[編者按]：七分診斷，三分修理已成為汽車維修業內的共識，對自動變速器而言更是如此。要正確診斷自動變速器故障，必需了解該自動變速器的動力傳遞路線及控制原理；解體修理則需要該自動變速器的結構/裝配圖及間隙調整數據。為提高自動變速器修理人員的理論分析水平和故障診斷能力，本刊策劃了自動變速器動力傳遞路線分析系列文章，以保有量及維修量較大的國產轎車自動變速器為主，包括一汽/海南馬自達FN4A-EL、大眾捷達/寶來01M、桑塔那/帕薩特01N、波羅001、奧迪A6/帕薩特（B5）5HP-19（5速手/自動一體化）、上海通用賽歐AF13、凱越（1.8）/雪佛蘭景程4HP-16、凱越（1.6）/福特嘉年華81-40LE、別克4T65E、別克榮御/凱迪拉克5L40E（5速手/自動一體化）、金杯通用雪佛蘭4L60E、長安福特蒙迪歐（2.0）CD4E、福特蒙迪歐（2.5）5F31J（5速手/自動一體化）、神龍富康（AL4）、奇瑞4HP-14、鄭州日產帕拉丁RE4R01A、北京現代伊蘭特F4A42等十幾個車型及一些常見的進口車型。本刊上期介紹了自動變速器動力傳遞分析基礎知識，目的是提高自動變速器修理人員的故障診斷能力，著重動力傳遞路線分析。自本期起將每期介紹一個箱型。全文由我刊特聘專家曹利民撰寫。

FN4A-EL是一款電子控制4速自動變速器，用於一汽轎車生產的馬自達M6和海南馬自達轎車。一汽馬自達M6和海南馬自達裝備的FN4A-EL的基本構造相同，動力傳遞路線相同，只是最終傳動比及控制系統有所不同，所以在這裡一並介紹。

FN4A-EL自動變速器采用改進型辛普森行星齒輪機構，即前、後排兩個太陽輪獨立運動，後排行星架與前排齒圈為一體；後排齒圈與前排行星架為一體，是動力輸出端。在變速器內部有3個離合器、2個制動器和1個單向離合器。FN4A-EL自動變速器的基本技術參數見表1，動力傳遞路線示意圖如圖1所示，各換擋執行元件的作用見表2，不同擋位時換擋執行元件狀態見表3。

根據單排單級行星齒輪機構傳動比計算方程式，分別代入前、後排行星齒輪系，得出如下方程組：
(n11-n1H)/（n13-n1H）=-Z13/Z11
式（1）
(n21-n2H)/（n23-n2H）=-Z23/Z21
式（2）
式中：n11—前排太陽輪轉速；n1H—前排行星架轉速；n13—前排內齒圈轉速；n21—後排太陽輪轉速；n2H—後排行星架轉速；n23—後排內齒圈轉速；Z11—前排太陽輪齒數；Z13—前排內齒圈齒數；Z21—後排太陽輪齒數；Z23—後排內齒圈齒數
因前行星排的行星架與後行星排的齒圈為一體，故有：n1H=n23；同時，前行星排的齒圈與後行星排的行星架為一體，故有：n13=n2H。
各部件的齒數為：前排太陽輪：Z11=49；前排內齒圈：Z13=89；後排太陽輪：Z21=37；後排內齒圈：Z23=98。
根據表3中各部件狀態及齒數，聯解以上方程（1）和（2），可求得不同擋位的傳動比。
一．P/N擋動力傳遞路線
在P或N擋，沒有換擋執行元件動作，行星齒輪機構中各部件都沒有被驅動或制動，故沒有動力輸出。
二．R擋動力傳遞路線
R擋時，倒擋離合器工作，驅動後排太陽輪；低擋和倒擋制動器工作，固定後排行星架/前排齒圈，後排齒圈/前排行星架反向減速輸出，動力傳遞路線如圖2所示。
由以上分析可知，倒擋時，只有後行星排參與動力傳遞，即：n2H=0，n1H=n23，n13=n2H，代入式（2）有：
i=n21/n1H=n21/n23=-Z23/Z21=-98/37=-2.6486486
三．1擋動力傳遞路線
1．D1、S1（Non-HOLD）和L1（Non-HOLD）的1擋動力傳遞路線
1擋時，前進擋離合器工作，驅動前排太陽輪；單向離合器鎖止，單向固定前排齒圈/後排行星架，防止其逆時針方向旋轉（從變矩器方向觀察），則後排齒圈/前排行星架同向減速輸出，動力傳遞路線如圖3所示。

由以上分析可知，1擋時，只有前行星排參與動力傳遞，即：n13=0，代入式（1）有：
i=n11/n1H=(Z11 Z13)/Z21=(49 89)/49=
2.8163265
1擋動力傳遞過程中，單向離合器鎖止，防止前排齒圈逆時針方向旋轉是動力傳遞不可缺少的條件。當動力反向傳遞時，前排齒圈會順時針旋轉，則單向離合器滑轉，故在1擋沒有發動機制動。
2．L1（HOLD）擋動力傳遞路線
由以上分析可知，在L1（HOLD）擋，前進擋離合器工作，驅動前排太陽輪；低速和倒擋制動器工作，雙向固定前排齒圈/後排行星架，則後排齒圈/前排行星架同向減速輸出。因動力傳動過程沒有單向離合器參與工作，故有發動機制動。動力傳遞路線如圖4所示。

四．2擋動力傳遞路線
2擋時，前進擋離合器工作，驅動前排太陽輪；2-4擋制動帶工作，固定後排太陽輪，後排齒圈/前排行星架同向減速輸出。因2擋動力傳動過程沒有單向離合器參與，故有發動機制動。動力傳遞路線如圖5所示。

由以上分析可知，2擋時，前、後行星排均參與動力傳遞，即：n21=0，n1H=n23，n13=n2H，代入式（1）和式（2）有：
　i=n11/n1H=(Z11Z21 Z11Z23 Z13Z21)/(Z11Z21 Z11Z23)=9909/6615=1.4979592
五．3擋動力傳遞路線
3擋時，前進擋離合器結合，驅動前排太陽輪；同時3-4擋離合器結合，驅動前排齒圈/後排行星架，因前排行星齒輪機構中齒圈與太陽輪兩個部件被同時驅動，則整個行星齒輪機構以一個整體同向等速旋轉，為直接傳動擋，傳動比為1：1。因動力傳動過程沒有單向離合器參與，故有發動機制動。3擋動力傳遞路線見圖6。

六．4擋動力傳遞路線
4擋時，4擋離合器結合，驅動後排行星架/前排齒圈；同時2-4擋制動帶工作，固定後排太陽輪，則後排齒圈/前排行星架同向增速輸出，因動力傳動過程沒有單向離合器參與，故有發動機制動。4擋動力傳遞路線見圖7。

由以上分析可知，4擋時，只有後行星排參與動力傳遞，即：n21=0，代入式（2）有：
i=n1H/n23=Z23/(Z21 Z23)=98/135=
0.7259259