新款自动变速器故障维修成功案例分析

在我国，汽车自动变速器的故障维修一直以来被汽车维修界认为是汽车维修中的难点，而在自动变速器故障诊断与维修中的换档品质问题又是被当今自动变速器维修技师们所公认的难点中的难点。能否迅速解决自动变速器换档品质问题，可以说是对维修技术人员技术水平及综合素质的考验。

何为“换档品质”？它指的就是自动变速器的换档感觉（是否平顺及有无打滑、冲击现象等），也就是变速器在执行换档过程中的平顺性。换档品质的控制是当今自动变速器液压控制系统、电子控制系统的重要内容。在经常维修的换档品质问题中，遇到的大多数是所谓的闯档（图5-1）问题。闯档是以下几种情况时的感觉：

•车辆在静止时，踩制动踏板入动力档（P/N-R、P/N-D）时的接合感觉；

图5-1 闯档现象的体现

•车辆在行驶过程中的换档感觉（包括升档和降档）以及变矩器锁止离合器接合与分离时所产生的振动感觉等。

当然，任意一款装有自动变速器的车辆在静止时踩制动踏板入动力档时，都会有接合感觉，主要看接合时所产生振动感觉的轻重。当接合的感觉让人感觉明显不舒服时，便说明变速器工作异常。汽车在行驶中换档点的感觉，理论上讲是存在的，由于控制得精确以及档位数的加密，一些新款高档车型一般情况下几乎是感觉不到的，只不过从发动机转速表上能看到轻微的波动。

为了减小换档冲击，电子和液压控制系统采取了缓冲控制、定时控制及油压控制等方式来改善换档品质。这主要是依据发动机控制系统、自动变速器系统本身以及自动空调等系统实现减转矩来完成平顺性能控制的。

目前，自动变速器采用多电磁阀控制是改善换档品质的一大趋势（图5-2）。

传统的电子控制自动变速器的执行器（电磁阀）只有三四个，主要是用来完成换档和变矩器锁止离合器的控制。现在许多自动变速器已装有多个电磁阀（5～9个），这些电磁阀主要包括控制换档点过渡电磁阀、正时电磁阀、倒档电磁阀、扭力转换电磁阀、转矩缓冲电磁阀、强制降档电磁阀等。大量电磁阀的涌现，使得电控系统对变速器的控制范围进一步扩大。现在一些变速器的换档电磁阀完全负责了对D位、手动模式、倒档的控制，被称为全电子控制自动变速器。例如，在ZF公司生产的6档自动变速器中，为了控制系统压力实现换档平顺性能，设置了6个具有高流量特点的脉宽调制电磁阀，一个可变力（VFS）电磁阀等，这样换档的舒适性能又得到了更进一步的提高。还有一些自动变速器（奔驰722.6和三菱F4A42）所有电磁阀均采用频率占空比控制式，这样，无论是换档控制还是变矩器实现刚性连接控制，都得到良好的舒适保证。

对于发动机控制系统的减转矩控制（用于换档点缓冲控制），主要是发动机ECU通过接收自动变速器ECU所传递过来的减转矩请求信息，然后通过瞬间延迟发动机点火或瞬间减少喷油量来完成换档平顺过程（图5-3）。

图5-2 电磁阀数量明显增多 1～8—电磁阀

图5-3 发动机减转矩控制

对于自动变速器控制系统的换档品质控制，主要是由缓冲控制和调压控制两方面来实现。

缓冲控制是对施加在用油元件上的工作油压进行减缓上升速度的控制。它主要由蓄能器（图5-4）、节流孔、节流球、节流片、节流阀、限流阀及缓冲阀等装置来完成。

图5-4 蓄能器的工作原理

自动变速器的电子控制系统通过接收众多可靠输入信息，并根据发动机不同工况、不同转速，变速器不同工作温度、不同车速，各换档点及变矩器锁止点对执行器（电磁阀）发出不同指令来实现调压过程，以保证舒适平顺性能（图5-5）。

对于大部分丰田车系，还有一特殊功能，那就是车辆在静止状态时的N-D缓冲控制功能（图5-6）。这种控制主要是ECU通过接收相关信息后对换档电磁阀先发出高档指令，然后再执行起步低档状态，这样由于转矩的变化即实现了车辆在静止时D位接合的舒适性能。

图5-5 ECU通过驱动电磁阀来实现换档品质控制

图5-6 N-D档的缓冲控制功能

对于自动空调控制系统的转矩协调控制，主要是为了实现变速器强有力的加速性能，同时保证在实现加速过程中的换档平顺过渡性能。当自动变速器ECU接收一个大负荷加速信息时，通过通知空调ECU并由空调ECU瞬间切断自动空调工作来完成整个加速平稳过程（图5-7）。

除了以上对自动变速器缓冲控制内容外，对于一些新式自动变速器部件还有新的改进，那就是新式离合器的结构发生了改变，如图5-8所示。

图5-7 空调自动切断功能

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图5-8 新式离合器机构与传统离合器结构对比

传统的自动变速器离合器中只有一个可实现离合器接合或分离的活塞，同时在活塞上还作用一个单向球。从图5-8右边离合器结构图可以看出，当离合器需要工作时，液压油从A油路进入活塞上的单向球起到关闭作用；当A油路释放时，活塞在回位弹簧力的作用下回到原始位置，同时作用在活塞上的单向球不再起到关闭作用，它会将离合器因转动而形成的离心压力释放掉，保证了离合器摩擦片与钢片之间的正常间隙。

在新式离合器活塞中加入了一个静态的活塞（图5-8中的封油板），用一油封封住其外部边缘。这个活塞在离合器的工作侧与回位侧（弹簧力）形成一个压力平衡腔。工作腔的离心力与平衡腔的离心力一样，两种离心力抵消，活塞在弹簧力的作用下与离合器片分离，主动片和从动片之间就有足够的间隙，就不会产生不必要的摩擦。工作活塞从静态平衡活塞的油封滑过。注意，因为有离心力，所以不需内油封。因此，新式离合器由于结构的改变，可实现两方面的作用：一是像传统离合器活塞上的单向球一样，当离合器在释放压力时协助离合器活塞迅速回到原始位置；二是离合器在未工作前静态活塞和工作活塞之间的工作腔已形成少量的压力油。由于离合器旋转，在这个工作腔内就形成了动态的离心压力。当离合器需要工作时，从工作活塞进来的主油压与动态的离心压力就会相互抵消一部分压力，这样离合器得到了均衡即起到了减缓作用。

图5-9为2003年后奥迪A8轿车09E自动变速器离合器的工作原理图。

从离合器主活塞两侧进油同时冲击离合器活塞（当然离合器工作压力远远大于从润滑油道进入后所实现的动态离心压力），通过静态活塞（图中挡板）实现，静态活塞（挡板）为动态压力均衡与活塞形成一个密闭的空间。只能用润滑油通道对压力均衡空间充装很小的压力，像在离合器油缸中一样，封闭在压力均衡空间的油受到同样的力（动态压力建立），因此离合器活塞的表面压力得到均衡。

图5-9 09E变速器新型离合器工作原理

目前，在国内装有5HP-19（01V）变速器的奥迪A6以及帕萨特1.8T轿车等都相继出现一些换档品质问题，下面就其常见冲击现象加以分析。

1）入R位冲击：通常当变速杆由P位移至R位时，车身有两下接合感觉，同时在第二下接合时，有严重的冲击现象。对于这种现象，必须从外围控制方面入手。如果发动机在怠速时的节气门角度过大或者是空气流量传感器怠速进气量数值过大都会产生入倒档冲击的现象，这是因为自动变速器ECU错误接收发动机ECU送过来的大负荷信息后，自动变速器自然地将系统油压提高从而出现挂倒档冲击现象。当遇见这类问题时，不要单纯地去考虑自动变速器本身，而要对发动机ECU的数据进行监测。由于01V变速器没有预留主油路油压检测孔，因此只能使用专用检测仪读取主油压调节电磁阀的工作电流来判断系统工作油压的高低，借助动态数据流可以得知当变速杆从P/N位移至R位时，主油压调节电磁阀是否有调压过程（电流变化），如图5-10所示。如果ECU对主油压调节电磁阀计算和指令的工作电流是正常的（有调压过程），主要检查主油压调节电磁阀、阀体以及倒档执行元件（离合器或制动器）。大部分情况下更换阀体即可解决。

图5-10 01V自动变速器第6组数据块内容

2）入D位冲击的同时伴随5-4档冲击：这是一个故障引起多种反应的现象。利用专用检测仪读取其动态数据时读不到任何错误信息，这主要是由于液压控制阀体中主油压调节电磁阀和压力调节阀工作性能变差造成的，更换液控阀体总成即可解决。图5-11为01V自动变速器主油压控制阀体。

图5-11 01V自动变速器主油压控制阀体

为什么会出现入D位冲击的同时还伴随着5-4档冲击呢？综合换档执行元件工作表（表5-1）各元件在各档的工作情况、D位1档和“5-4”档油路的分析得知，变速杆由P/N位入D位主要启动的是A组离合器的油路，而5-4档又是重新启动A组离合器的油路，因此，当出现冲击时一定是A组离合器的启动油压的缓冲控制功能失效（主油压不稳定）。而A组离合器缓冲控制油压又是由主油压调节电磁阀和压力调节阀共同调节完成，因此，当电磁阀线圈工作性能及压力调节阀磨损或弹簧压力下降时，这种冲击故障即会发生。

表5-101V自动变速器换档执行元件工作表

3）车辆在中低速匀速加速行驶时产生的冲击、耸车：车速在27～28km/h，发动机转速在1700r/min左右，变速器在D位，保持加速踏板小开度状态行驶十几分钟，有时车辆会出现发冲现象（开空调或上坡路时现象更明显）。对于1.8T带有涡轮增压器的车型，在正常运行时，通常车速大于30km/h，发动机转速大于1800r/min时2档升3档，此时发动机的涡轮增压器已工作，发动机的转矩与车轮的输出转矩有很好的匹配，所以车辆运行平稳。但当车辆在上述所描述的工况下，即当车辆车速在27～28km/h，发动机转速在1700r/min左右，变速器在D位，保持这样状态行驶十几分钟。此时变速器ECU会以经济运行考虑（节气门开度小），在此工况由2档升为3档，此时发动机的涡轮增压器处于将要工作的临界点时如涡轮增压器尚未工作，则发动机的转矩小于车轮的输出转矩，会出现车辆发冲现象；如涡轮增压器刚好工作，则发动机转矩瞬间大于车轮输出转矩（发动机转速在此现象中由1700r/min瞬间升至2000r/min，再降到1400r/min），此时也会出现车辆发冲现象（图5-12）。如果车辆经常在此工况下运行，变速器控制器因具有自学习记忆功能，会使此类现象出现更为频繁。

图5-12 耸车现象的变现

如果在换档过程中无规律出现较大的冲击，经检查控制单元没有故障，这种冲击主要是因为锁止离合器结合太快造成的。特别是当车速在50～80km/h，发动机转速在1500～1800r/min，加速踏板位置没有改变时，最容易出现冲击现象，给人的感觉就像发动机突然断油或断火一样（不严重时）。出现这种现象的原因是变速器油温过高（同时锁止离合器接合油压有可能偏低）。尤其是在低档位，由于传递转矩较大，因而ATF温度非常容易升高。当温度高于一定限度时候，锁止离合器的锁止点将会提前，变矩器锁止离合器接合后又马上断开，因而可以感觉到明显的冲击。这种在极端恶劣的工况下，以牺牲一点舒适性为代价，可以更好地保护变速器，并降低油耗，同时对排放也有好处。对于这种故障，通过读取变速器动态数据流，观察变矩器锁止离合器锁止滑差即可（图5-13）。

图5-13 01V自动变速器第7组数据块内容

这种冲击现象严重时，就转换成耸车现象。车速仍然保持在50～80km/h之间或更高，发动机转速低于2000r/min以下，自动变速器仍然在3档以上的档位上，恒定加速踏板开度，匀速行驶汽车就会出现前后耸车现象（上坡明显）。同时发动机转速也自动随之波动（忽高忽低），就像刚刚清洗完节气门以后没有匹配一样，也就是经常所说的游车现象。这主要是因为此时变矩器锁止离合器摩擦片已经严重磨损，必须更换变矩器才能解决问题。那么变矩器锁止离合器出现问题后为什么会伴随耸车现象出现呢？其实也不难理解：当变矩器锁止离合器接合时，发动机转速马上降低300r/min左右，一旦由于某种工况也就是变矩器锁止离合器又不能完全实现刚性连接时，即又迅速脱开，此时发动机转速又迅速上升300r/min左右。这样发动机与变速器之间反复在机械和液压状态下连接，即会出现耸车现象。

有些问题说起来容易做起来难，比如说仍然是恒定加速踏板开度出现的类似发动机断油或断火的感觉以及耸车问题。通过有效的诊断方法将故障点锁定在某一范围（发动机还是自动变速器）尤为重要。修理人员往往遇到这种问题时，把所有的精力都投入到检查维修发动机方面，结果花费大量的时间不说，更重要的是更换了诸多的发动机配件，可问题并没有得到解决。

其实，当遇到这类故障时，完全可以通过发动机及变速器的数据、波形来确认故障点。本人就多年经验还有一个非常简单可行的方法：既然车速保持在50-80km/h，那么，变速器就一定执行在3、4、5档上，因此，为了查找故障点，完全可以将变速器的电磁阀线束接头断开来试车。此时变速器只能在安全模式下固定的液压4档上行驶，仍按发动机转速低于2 000r/min以下车速保持在50-80km/h这种工况下试车。如果冲击、耸车现象没有改变，充分说明问题出在发动机方面；若冲击、耸车现象消失，则100%说明问题出在自动变速器方面上。那么，断开电磁阀线束接头的4档和连接电磁阀线束接头的4档区别在哪里？其实当ECU指令（连接电磁阀线束接头）的4档中无非多了一个机械4档（变矩器TCC锁止离合器刚性连接控制），这样问题自然就锁定在自动变速器的变矩器锁止控制方面了，接下来的工作就容易做了。

还有一种科学可行的方法：找一个TCC电磁阀连接在变速器外边（将原来TCC线路断开接在这个电磁阀上），这样变速器仍然受ECU控制。当ECU执行TCC锁止控制时，电磁阀虽然工作了，但没有通过改变TCC控制阀油路使变矩器锁止离合器真正接合。所试结果分析与第一种方法完全一样。

总结：在当今轿车多元化的控制系统里，特别是网络（CAN）控制，汽车各系统之间相互建立了通信功能，由此资源都是相互共享的，借助这一功能各系统之间相互匹配功能也都是相当完美的。但一旦某个系统出现故障，都有可能通过另一个系统来反映故障现象，因此，这就要求现代的汽车维修人员要具备全面的良好的综合素质，特别是在故障诊断上，要使理论知识和实际经验做到有效的结合。诊断思维空间拓展范围要宽一些，做到循序渐进，有条不紊，层次分明，不要把一个简单的故障复杂化。同时，最为重要的是在区分故障区域时，要实现准确无误（判别是发动机还是自动变速器问题），这样后面的作业才能迎刃而解。