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汽车变速器油压与故障关系解析

时间:2023-08-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在自动变速器上有许多的堵头螺栓/钉,是用来安装自动变速器油压表的。自动变速器用油压表,也可以至汽保设备供应商处买到,但是买回来的表和软管都不耐用,原因是自动变速器油压大、变化压力也大,故没用几次就“夭折”了。

汽车变速器油压与故障关系解析

机械部分内容中,我们利用打压的方式对离合器制动器进行泄漏检验,那么装车竣工后、或者是进行故障判断时,是否可以用自动变速器本身的工作状态(如油压)进行检测判断呢?答案是肯定的。

在自动变速器上有许多的堵头螺栓/钉,是用来安装自动变速器油压表的。常见的有主管线压力孔、R位压力孔、D位压力孔,有的还有液力变矩器释放压力孔和锁止压力孔。这么好的服务设计,可是大部分修理工没有去做这项工作,总是忙着干,或者就是打电话问别人。在解决某个问题时,若恰好遇到没有油压测试孔,要想办法在自动变速器外面钻孔做一个油压测试孔进行测试,有的可以从油底壳上引接头出来进行测试,有这种精神才行,技术才能提高。

油压值在原厂资料中有张表,给出了各种状态下的标准值、极限值,还有检查方法和步骤,以及大概的故障范围。

1.自动变速器油压表

俗话说,磨刀不误砍柴工。有好的工具、有齐全的工具,是维修汽车的基本条件。学过电控车的人都知道测试汽油泵用到燃油系统压力检测表,有一套各种各样的接头和一个表,量程大概可测7kg/cm2压力。此表也可以用来测机油压力。自动变速器用油压表,也可以至汽保设备供应商处买到,但是买回来的表和软管都不耐用,原因是自动变速器油压大、变化压力也大,故没用几次就“夭折”了。好在接头还是好用的,接头分细牙、中牙和粗牙,不同的自动变速器是不同的,故而接头牙纹、直径大小也不够用,可以在车床上加工。

软管易坏、易漏油,现在汽配市场都有高压管加工的地方,大家可以加工采用耐压的管材料。油压表,是普通的表,不耐用,表针不回零。要采购两个表,表内要求有油(防震),耐用、准确、寿命长。表的量程有讲究,太小则易被压力打坏,太大则读数不准确。所以买一大一小两个表,小表的量程选择在10~12kg/cm2,大表量程选择在10~30kg/cm2

大家不要小看这个表,作用很大。在专业自动变速器翻新厂家中,使用到总成检测机有几个到十几个这样的表,可同时显示多项压力值,如主油压值、管线压力值、各档工作压力值,可以观察到驻车、空档、R/D档、升降过程中、切换过程中时滞变化、油压的变化、油压的波动等情况,可据此进行分析和判断各部件工作品质,及整个自动变速器翻新的品质。

2.自动变速器外部油压测试孔与压力值

(1)4HP20自动变速器油压

1)4HP20油压测试孔。

主油压孔:在前壳上,如图4-57所示,用内六角工具拆卸堵塞。

离合器孔:在后壳盖上,如图4-58所示,用内六角工具拆卸堵塞。B/E两组离合器。

2)4HP20压力值。4HP20主压力和B/E离合器不同工作条件下的压力值见表4-11。

主油道压力值高达1950kPa(20kg/cm2左右),在测试中(P位),随发动机的转速高低而变化。这一步中,我们通过表针的变化分析主油道压力是否正常。

正常的主油道压力,从低至高过渡中,发动机转速平稳加速而油压随之平稳升高。

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图4-57 4HP-20主油压孔

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图4-58 4HP-20(B/E)两组离合器油压孔

如果压力降低、又突然升高、波动大、不平稳升高,或是太高等都属于不正常的现象。在前面的学习中,我们知道主油道压力调节来自主油阀和减压阀,表指针出现停顿又升高则考虑这两个阀可能存在卡滞情况,波动大可能是滤网阻塞、泄压、油泵磨损等情况,太高则可能是阀严重卡滞不灵活。此外,也受电磁阀的密封性能和其他阀的密封性能之影响,会产生油压波动、油压低等现象。

因为油路中,除了主调节阀外,同时油泵向多路阀门供油,所以这也是我们检查的对象之一。从多年的实际检测工作中发现,主油压异常,大多由主调节阀、减压阀、回油压力单向阀、安全阀,还有就是油泵的装配、滤清器的装配和阻塞、阀体的装配等引起。在测试时,如果是总成测试机,在进行换档测试时要随时观察主压力表的情况。例如,不能入档时,主油压很正常,变速杆推到R位时就不正常了,那肯定是手动阀(WS)、制动器D组的控制阀和保持阀、活塞密封性等油路、管路出现问题。与主调节阀、参与工作的离合器B组阀无关。这就好办了,知道了工作元件,在后续的拆卸检查中就有了由“点”至“面”再到“点”的手段和方法。

表4-11 4HP-20自动变速器油压表 单位:kPa)

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进一步用在入R位的冲击故障分析上,如果我们能在自动变速器外壳装三个测试压力表,一个是主油压、一个是离合器B组油压、一个是制动器D组油压。从表中前面学习到的原理中,知道电磁阀MV1/MV2/EDS4/EDS6参与工作,让我们一起了解电气切换、液压切换之过程(请参见P位、R位油路图)。

切换过程:

P位时,EDS6电磁阀工作使得B组离合器之KV-B、HV-B工作,从而将油泵之主管线压力经KV-B阀杆出来后推动单向球阀右移向离合器B活塞供油。当变速杆入R位时,TCU将EDS6电磁阀泄压,手动阀(WS)将油泵之主管线压力直接切换到(推动单向球阀左移)离合器B活塞,以及制动器D组KV-D阀杆处。

对于B组离合器油压,有直接供油和“间接”(受EDS6、KV-B阀控制)供油两种,如果EDS6电磁阀、KV-B阀、HV-B阀切换不及时、泄压过缓则引起离合器B活塞注油慢,手动阀(WS)从单向球阀右侧上来,然左侧泄压不及时,压力会“窜至”左侧,会打滑、会冲击。

那么,我们要查EDS6电磁阀工作性能和KV-B阀、HV-B阀工作是良好无卡滞。

同样,手动阀(WS)供油制动器D组KV-D阀杆处,TCU将EDS4电磁阀工作,加压在KV-D、HV-D阀端面,KV-D阀下移而使油压注入制动器D活塞。如果EDS4电磁阀不良、KV-D阀卡滞等也可产生冲击。在时间控制上,离合器B活塞先注油、制动器D活塞稍次注油,由TCU程序控制,如果程序有问题,也会引起冲击,故有的人更换了TCU,则冲击问题解决。

区别是离合器B活塞注油冲击,我们将变速杆从R位推到N位,如果平稳则可排除对EDS6电磁阀、KV-B阀、HV-B阀怀疑,同时证明了活塞机械部分也正常。

在这个切换油路中,主油压力是关键,MV1电磁阀、主压力调节阀、减压阀等会不会因切换中引起主油压下降快而波动呢?同时入档后势必产生输出转矩,油压会不会跟不上呢?

油压下降则是泄压出现了问题和阀杆密封性问题、或许是活塞泄漏引起的。阀门的放洪作用离不开阀杆的灵活程度,切换后各个阀门、油道、活塞都需要油供应,主油道压力下降也可以理解的,这里油路供应到终端、那里主油道压力也随之调整(弹簧力),能保持有足够的压力油液使用。如果主阀出现活动不灵则会引起冲击和油压的波动。故在阀体检查中要重点检查主阀。其他阀的密封性,如SV、SIV阀等也有油压输送,都是我们检查的重点。

4HP20三组制动器现在都没有预留油压检测孔,以前设计有的(还有一个变矩器油压孔也取消了),只留下主油压和B/E两组离合器等三个孔,我们可以利用离合器与制动器交替组合实现档位传动的元件表来进行判断油压。大家可以自行参考对比。

发动机的工作状态对入档冲击的影响。表现在两个方面,一个是怠速稳定值,另一个是入档信号提速稳定值。标准的怠速、稍微低一点的怠速是减少入档冲击重要的一个基础;而入档信号由TCU经CAN(车载网络通信)传输给发动机ECU(或称ECM),提高怠速并稳定以满足产生的输出转矩需要,那么油压就会因发动机转速升高而升高,不会产生油压跟不上的问题。四缸发动机给出的怠速值是750~950r/min,六缸发动机比四缸机低,为550~650r/min。在发动机的调试中我们以怠速值最低为参照调整且保证工作平稳,在入档时不出现怠速不稳的现象。如果入档没有提速,应检查入档信号和发动机怠速系统,清洗怠速电动机节气门、检查火花塞

发动机、自动变速器固定机脚,传动轴松旷等也会引起入档冲击,需附带检查。

在发动机大修后(或者因自动变速器大修断电时间过长),以及自动变速器大修装配后,清除发动机、自动变速器电脑内原始记忆(学习值),我们应该进行怠速学习和入档学习,这样刚修理后的自动变速器就会很好地工作。

在表4-11中,电磁阀有两种情况,即ON和OFF,对应压力L(低)和H(高),可见是关于主油压电磁阀的调节工作。电磁阀ON时的油压都相接近,在测试中,我们要通过发动机提速来取得油压的一个变化值,油压在一定的范围内是可以接受的。如果测得过低,可能是有泄压的地方(如活塞密封),如果油压出现波动、停顿、卡滞等不稳定现象,多数在阀杆方面。

在测试中,我们可以接上解码器观察电磁阀数据流的情况,在ON和OFF时油压情况对应表中之压力。

3)油压测试步骤

a.检查ATF液面,若缺少加注到标准要求。

b.发动机预热,水温达到80℃。

c.将车辆在举升机上升起,一人在车上进行操作(起动、加速、入档)。

d.发动机熄火,安装自动变速器油压测试表。

e.起动发动机,检查自动变速器压力表接头、软管是否漏油、渗油。

f.通知车上操作员对每一个档位挂一遍,使油路中、阀门中、活塞中注油。

g.主油压测试。进行怠速测试,怠速时油压是接近油压表中给出的最低值(580~650kPa)。

h.通知车上操作员平稳加速、稍快加速、急加速分别查看油压情况,有无波动、顺流调节压力。

i.B/E两组离合器油压测试。建议安装三个压力表。怠速可测试B离合器压力,并观察对比主油压表。

j.按“h”步操作,并且入档、加速升档检查油压与表中的对应压力值。

测试中档位自动升降,油压变化不能出现波动、卡滞和停顿,仔细观察表针摆动情况。观察解码器数据流,在电磁阀工作表中对应的ON、OFF数据与油压切换瞬间的平稳性,通常如果电磁阀有性能方面损坏、损伤(如密封不严、泄压)引起的油压波动就是电磁阀阀针磨损。冲击(入冲、升冲、降冲)类的故障大多数因阀杆、电磁阀阀针和TCU程序方面所引起。所以,我们在切换档位中,判断出问题所在范围,尤其注意活塞切换重叠干扰情况。

(2)F4A42自动变速器油压

1)F4A42油压测试孔。F4A42自动变速器外部有七个油压测试孔,分别在前壳、中壳和后盖上,如图4-59所示。

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图4-59 F4A42油压测试孔

2ND—2档制动器 UD—低速离合器 LR—低/倒档制动器 RV—倒档离合器 OD—超速离合器 DA—阻尼式离合器接合 DR—阻尼式离合器分离

2)F4A42压力值见表4-12

表4-12 F4A42压力值

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*:如果测量液力变矩器压力,发动机转速应当是1500r/min或更低

3)压力值分析诊断见表4-13

表4-13 压力值分析诊断

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我们来看F4A42自动变速器油压系统的一些特点:

a.油泵。采用齿轮泵,主齿轮数11,从动齿轮数13,输出最大油压1520kPa,泵排出量14.5cm3/rev。注:rev是“转”的意思,每转为14.5ml(1cm3=1ml)。

b.压力调节阀。该阀可以人工调节,没有采用主油压电磁阀进行调节主油压。压力调节阀有一个调整螺钉,逆时针转动调整螺钉时压力增加,顺时针转动调整螺钉时压力降低。在调节前测试主油压,由于没有专用于主油压的测试孔,我们可以选择LR/UD测试孔(入一档)进行调试,发动机转速2500r/min时,调整到1010~1050kPa。

c.手动阀。阀杆有四个阀柱体,控制着7~8个端口。手动阀阀杆与其他车型的手动阀不太相同,在杆芯的中间(第二与第三柱体间)有一个内孔油道通向第四阀柱体,如果这个油路被送出阀的端口,则油压值调节到最小(即是P/N位310~390kPa)。

d.表中压力值。有一些规律:P/N位310~390kPa,R位1270~1770kPa,1/2档1010~1050kPa,3/4档590~690kPa。那么这些规律是由哪些阀调节的呢?是手动阀和压力调节阀各端口切换而得到的。现在我们综合这两个阀学习和掌握压力调节过程。

P/N位,油压310~390kPa,如图4-60所示,是手动阀和压力调节阀工作状态。手动阀在P/N位时,主管线油路1#端口切换到5#和33#端口;接着向压力调节阀的5A#和33A#端口供油,使压力调节阀的这两个阀柱向左推动。此外,压力调节阀还有两个端口也受油泵的主管线压力供油,即1A#和1#端口,我们通常将1A#、5#和33#端口内阀杆阀柱的三个压力合力克服弹簧力使推动阀杆左移,产生1#端口至2#端口回油而泄掉液压系统内过高的油压,维持稳定在310~390kPa。大家要记得,油泵压力1520kPa左右,当发动机高转速时这个压力可能还要高些,故在压力调节阀端口上所有用于推动阀杆(克服弹簧力)全用上,排泄主管线之压力。所以,得到压力平稳而换档不冲击(P入R、R入N)。理解这个道理,我们就知道在其他档位时,逐个“撤掉”1A#、18A#、5#和33#端口油液,就能得到其他档位所需的高油压。

R位,油压1270~1770kPa,如图4-61所示,是手动阀和压力调节阀的工作状态。这个压力为什么设计得这么高?当然是与传动比有关了,倒车档传动比较大,起步需要这个油压,才得以驱动,否则就会打滑。手动阀的推动撤掉了加在压力调节阀5#和33#端口油液,只有1A#端口保持,压力调节阀阀杆右移最大,2#端口回油最少,故得到高油压。

1/2档,1010~1050kPa,如图4-62所示,是手动阀和压力调节阀工作状态。这时候的压力稍微低于R位的压力,因为是低速起步档,传动比还是比较大的。手动阀的推动又使压力调节阀5#端口加压,1A#端口保持,故得到1010~1050kPa油压。(www.xing528.com)

3/4档,590~690kPa,如图4-63所示,是手动阀和压力调节阀工作状态。高速档运行阻力较少,故比1/2档油压低。TCU指令OD换档电磁阀OFF断电(建立油压),控制换档阀直接向OD活塞供油,同时油路到达开关阀,推动阀杆右移而向压力调节阀18A#端口加压,5#、1A#端口保持,故得到590~690kPa油压。

e.故障可能原因中,油封类都进行了编号,在原厂资料里面有一张“油封位置图”,其实我们可以根据测试结果栏含义,油封就是与含义之元件相关的,在检查修理过程中针对性处理,不一定就要去查阅资料。

f.单向阀是阀体最上端的两个钢球,也称为单向阀。作用是使液流按照一个方向通过,防止空气从相反的方向进入液流。因为是阀体立置且与油路设计有关,防止空气进入液压系统故此阀与回油端口关联。

g.开关阀即转换阀。有下列三个作用:

在紧急程序下(锁定3档),当电磁阀关闭时,转换阀抑制低档/倒档制动的连接,管路压力进入16B#端口,将阀推向右侧。这样,流向安全阀“A”的液压压力断开,阻止压力作用于L/R制动器上。

在P/N位、l位、R位时,管路压力从1B#端口施加,将阀向左侧,引导压力流经安全阀“A”后,压力作用于L/R制动器上。

在3/4档时,液压压力从16B#端口施加给该阀,将阀推向右侧。这样,18#端口开启,液压压力施加到压力调节阀,减少管路压力。

h.液力变矩器液压。锁止和释放在自动变速器故障中占有一定的比例,同时ATF散热器对整个自动变速器液压系统的温度和工作性能有着重要的联系。在测试中,我们能判断出是否属于变矩器故障是非常关键的,有的车自动变速器设计时没有留这种检测孑L,可以说有少许“遗憾”,但是告知大家可以通过ATF冷却器的进出油管进行测压和测流量(安装流量表)。如果ATF冷却器直接装在自动变速器上,告知大家做两根加长型空心螺栓(代替原有的空心螺栓),预留两个测试孔,安装好ATF冷却器后即可对其测压。我们曾经利用这两种方法,一是处理和分析了大量的故障,二是丰富了经验而使自己水平上升了一个层次。

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图4-60 F4A42油压调节(P/N)

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i.压力施加给不应该接受的元件。即不应该工作的执行元件,这时候工作了。大家想想,这就“乱套”了,将会产生冲击、不换档、锁档、逼死,严重时出现打坏元件,或者是N位车子驱动,所以这类情况的产生,关联到装配、阀杆卡滞、油液清洁和电气线路问题。

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图4-61 F4A42油压调节(R)

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图4-62 F4A42油压调节(1/2)

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图4-63 F4A42油压调节(3/4)

(3)奔驰722.6(5速)自动变速器油压

722.6自动变速器外部无油压测试孔,有八个基本油压,如表4-14所示

表4-14 722.6自动变速器的八个基本油压

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①升档受各自的电磁阀控制,降档也是

②两个油压调节电磁阀。Y3/6y1电磁阀对1-2/4-5、2-3和3-4换档离合器(释放和施加)重叠压力也对应于转矩的输入变化。换档重叠将在第五章中详细讲解

(4)5HP19(5速)自动变速器油压

5HP19自动变速器仅有一个油压测试孔,是测试TCC油压,如图4-64所示。

(5)6T70/75(6F50N)福特通用六速自动变速器油压

1)6T70/75油压测试孔。6T70/75(6F50N)自动变速器下部有一个主管线压力测试孔,如图4-65所示。

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图4-64 5HP19 TCC油压测试孔

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图4-65 福特、通用6T系列油压测试孔

2)6T70/75压力值见表4-15

表4-15 6T7075压力值(单位:bar)

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3)解码器主油道压力调节压力值见表4-16,我们来学习使用解码器对管路压力控制电磁阀压力进行功能检查。

表4-16 解码器主油道压力调节压力值

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4)管线压力过高或过低可能原因见表4-17

表4-17 管线压力过高或过低可能原因

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①表中“可能原因”是原厂总结式的归纳,在实际修理中有些问题是不会产生的。所以本列是给出最有可能的检查对象

图4-65b是6T40/45自动变速器,上部有一个主管线压力测试孔,在ATF油液加注塞旁边,这一点与6T70/75测试孔位置相反。但是各档油压值、解码器与压力表及用检查值、管线压力过高或过低等,可能原因几乎是相同的,大家参考这三个表即可。

(6)09G自动变速器油压

1)09G油压测试孔。09G自动变速器外部有七个油压测试孔,分别在侧面(起动机)及后部,如图4-66所示。

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图4-66 09G油压测试孔

2)09G压力值见表4-18

表4-18 离合器、制动器压力表(单位:bar)

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Lube(蓄压器)压力(单位:bar)

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3.自动变速器油压诊断攻略

我们学习发动机润滑系统(机油压力)时,经常比喻为人体内的血液,压力不良机械磨损加快、发热、气门异响、机油压力指示灯亮,严重时发动机出现拉缸、烧瓦而抱死曲轴。自动变速器是一样的,液压系统离不开ATF工作介质,油泵像我们的心脏一样,为系统提供压力供给并保证循环,使离合器工作并润滑机件表面。人的血液流动是心室产生的泵送运动,也有一个压力范围值,正常的压力是:收缩压100~120mmHg(13.3~16.0kPa)、舒张压60~80mmHg(8.0~10.6kPa);如果收缩压≥140mmHg(18.62kPa)、舒张压≥90mmHg(11.97kPa)就是压力高了,称之为“高血压”。如果收缩压≤90mmHg(11.97kPa)、舒张压≤60mmHg(8.0kPa)就是压力低了,称之为“低血压”,都是不正常的。

我们例举了六个型式的自动变速器油压,四速的自动变速器,是属于前期产品了,一般都留有一些油压测试孔,目前新型的自动变速器逐渐地取消了测试孔,多用解码器查看油压值。

我们在实际工作中一般是举升车辆,然后入档测试油压,以前的老款车型还是测得准确的,但是现在的汽车大多数配装了动力防滑差速系统、新型的电子系统,使得举升的车辆入档测量油压时,出现ABS灯亮、发动机灯亮,电子系统控制发动机转速升高不了,自动变速器不换档,就没办法完成测试工作。

这个时候,我们要采用路试的方法。

解码器诊断插头在车内,我们路试时常连接解码器检测故障、读取数据流,这是大家非常熟悉的了。将万用表、油压表也接过来放在车内,路试时直观地看到油压数值的变化,以及用万用表测试传感器、线路等变化,这些也是完全可以的。

我曾经使用万用表、发动机燃油系统压力表、自动变速器压力表接在车上进行路试,处理大量的疑难问题。

如果检测的自动变速器有主油压测试孔、离合器和制动器测试孔,那么建议大家安装2~3个油压表,加长测试油管,引入前排乘客座位,或者用泡沫垫块、胶带固定在前风窗玻璃上,对着前排乘客座位,测试表成45°角(便于观察)。一个人驾驶,另一个人观察并记录测试值(或是摄像),针对测试的档位在升降档、冲击时等情况下压力变化,能够直观地进行测试,使判断问题的过程简化。冷车和热车油压也要记录(会有变化)。

工作中注意事项:自动变速器油多加0.5L;表、管连接及起动后检查各处接口有无任何漏油、渗油;油压表软管可从车盖或车底引到车上,如刮水片空隙处和车盖下方,当从车盖下方引导软管时,为了防止路试时风力揭起车盖而出现意外,使用胶带贴住车盖前方中网处,这样才能安全。

新型的自动变速器取消了油压测试孔,我们在大修中应重视对各个离合器、制动器的加压测试,不能马虎。而在检修故障时,也可拆卸阀体总成,然后进行加压测试活塞、密封圈,查看是否泄漏。同时,作为一个主修人员,在大修自动变速器解体前也要进行这个操作,掌握好第一手的数据,这是处理故障、保证维修质量最好的方法。

通过油压测试工作,对自动变速器机械部分、液压部分故障就有了区分,分析问题的圈子会逐渐缩小。

上述的介绍和准备工作做完了,接下来讲讲发动机转速不同状态下与自动变速器内部元件油压的关系。发动机怠速大家都清楚了,发动机失速是一脚踩死制动踏板,一手将变速杆挂P或D,另一脚使劲踩加速踏板(5s左右),一双眼睛看发动机转速和油压表变化。怠速、失速、行驶都有各自的油压值和对应元件的故障关系,见表4-19。油压测试范围分析如图4-67所示。

表4-19 油压和对应元件的故障关系

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图4-67 油压测试范围分析

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