聊聊汽車自動(dòng)變速器保養(yǎng)那些事(五)—自動(dòng)變速器保養(yǎng)的原因

◆文/北京 薛慶文

聊聊汽車自動(dòng)變速器保養(yǎng)那些事(五)—自動(dòng)變速器保養(yǎng)的原因

◆文/北京 薛慶文

薛慶文

(本刊編委會(huì)委員)

北京陸兵汽車技術(shù)服務(wù)有限公司培訓(xùn)講師、北京清華大學(xué)國(guó)家骨干教師培訓(xùn)基地專家講師、北京理工大學(xué)客座教授、全國(guó)汽車維修專項(xiàng)技能認(rèn)證技術(shù)支持中心培訓(xùn)講師及命題專家、國(guó)家質(zhì)檢總局汽車產(chǎn)品缺陷管理中心特聘專家、中國(guó)汽車維修技術(shù)總監(jiān)俱樂(lè)部發(fā)起人、北京天元陸兵汽車科技有限公司總工程師、馬來(lái)西亞汽車公會(huì)特聘講師、2016年汽車自動(dòng)變速箱智能養(yǎng)護(hù)大賽總策劃兼總裁判長(zhǎng)。

(接上期)

在以上幾種自動(dòng)變速器的溫度管理當(dāng)中，雖然有硬件形式和軟件形式的控制，但在變速器低溫管理當(dāng)中依然還不夠科學(xué)。因?yàn)樵谡麄€(gè)變速器由低溫到正常工作溫度過(guò)度過(guò)程當(dāng)中，還是通過(guò)變速器的能耗損失來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保都沒(méi)有做到最優(yōu)，同時(shí)對(duì)自動(dòng)變速器的部件冷磨損過(guò)程也沒(méi)有做到最優(yōu)(圖26)。因此，一種創(chuàng)新模式的溫度管理功能便產(chǎn)生了。

圖26 自動(dòng)變速器的加熱

創(chuàng)新型熱管理系統(tǒng)(ITM)：“熱量管理器”是一種新研制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元機(jī)載軟件模塊,它保證發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)回路(發(fā)動(dòng)機(jī)加熱)中能夠合理分配給空調(diào)(車內(nèi)空氣加熱)和變速器(變速器加熱)，以縮短發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的熱差過(guò)程，目的是實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)保和節(jié)油要求，讓變速器在低溫運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間更短，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)給變速器的加熱過(guò)程而非變速器本身的加熱，能夠快速縮短發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的溫差。就當(dāng)前一些歐洲車而言，這種ITM溫度管理功能一種是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的，另一種是通過(guò)蠟塊式節(jié)溫器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但不管哪種類型，它們都是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱的冷卻液為變速器油液進(jìn)行加熱的。目前在奧迪系列車型變速器當(dāng)中廣為使用ITM管理功能，比如奧迪2種8擋自動(dòng)變速器(AT)、7擋雙離合器變速器(DCT)以及手動(dòng)模式8擋無(wú)級(jí)變速器(CVT)。我們以這幾款變速器ITM管理功能的具體原理知識(shí)加以認(rèn)真學(xué)習(xí)。

(1)奧迪0C8變速器的ITM溫度創(chuàng)新管理

新款?yuàn)W迪Q7所搭載的日本愛(ài)信公司生產(chǎn)的型號(hào)為0C8型8擋自動(dòng)變速器，在該變速器液壓循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中增設(shè)了這種創(chuàng)新型ITM溫度管理功能(圖27)。在這個(gè)系統(tǒng)中保留了原來(lái)的蠟塊式節(jié)溫器，但增加了1個(gè)獨(dú)立式加熱器、1個(gè)電磁閥N471和1個(gè)旋轉(zhuǎn)閥。這個(gè)創(chuàng)新系統(tǒng)的具體工作過(guò)程：當(dāng)車輛啟動(dòng)后，整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器)還處于低溫狀態(tài)時(shí)，ATF經(jīng)變扭器做功后還是像原來(lái)那樣從變速器殼體流出，并不是直接流向發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器一體式的冷卻器(集成式)，而是先進(jìn)入鋁制加熱器當(dāng)中，從加熱器流出后才流向冷卻系統(tǒng)，由于溫度較低僅到了節(jié)溫器處又折回，經(jīng)回油管路回到變速器內(nèi)部。發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度上升速度較快(發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液處于小循環(huán)過(guò)程)，當(dāng)變速器需要加熱時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)流出熱的冷卻液，旋轉(zhuǎn)閥打開，N471電磁閥被激活后熱的冷卻液便進(jìn)入到這個(gè)加熱器當(dāng)中。加熱器的底板是超薄鋁制板，其加熱速度極快，因此從變速器出來(lái)的ATF得到冷卻液的加熱，再加上冷卻管路中節(jié)溫器在未完全打開情況下，ATF得到了快速加熱，也就使變速器本身得到快速升溫，從而縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的溫差時(shí)間。當(dāng)變速器達(dá)到正常工作溫度后，不再需要借助發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加熱時(shí)，N471電磁閥停止工作，旋轉(zhuǎn)閥活塞開始關(guān)閉來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液通道，加熱模式被終止。同時(shí)在冷卻循環(huán)管路當(dāng)中的節(jié)溫器在蠟塊膨脹后徹底打開油液通道，ATF進(jìn)入正常的熱交換過(guò)程，此時(shí)所有的加熱過(guò)程均被終止。這種功能與早期的僅靠節(jié)溫器進(jìn)行的溫度管理功能相比，能夠進(jìn)一步讓變速器快速加熱，而且具有ITM溫度管理功能的設(shè)計(jì)，再次減少了變速器的冷磨損過(guò)程，相當(dāng)于車輛的費(fèi)油過(guò)程被縮短，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，不僅滿足車輛的環(huán)保要求，同時(shí)也延長(zhǎng)了變速器部件的使用壽命。這種控制功能在增加使用節(jié)溫器基礎(chǔ)上得到延伸和創(chuàng)新。

圖27 奧迪0C8變速器的ITM溫度創(chuàng)新管理功能

(2)奧迪0BK型8擋變速器的ITM溫度創(chuàng)新管理

在奧迪0BK型8擋自動(dòng)變速器、第二代0B5型雙離合器變速器以及C7奧迪0AW型無(wú)級(jí)變速器的ITM溫度創(chuàng)新管理當(dāng)中，有更多相似的內(nèi)容，即控制形式和方法基本上是一樣的。因此，我們以?shī)W迪A8L轎車所搭載的0BK型8擋變速器為例加以詳細(xì)闡述。

新款?yuàn)W迪A8L使用8缸發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)車輛熱循環(huán)管理流程，如圖28所示。它包括發(fā)動(dòng)機(jī)自身的熱管理、自動(dòng)變速器和空調(diào)系統(tǒng)的熱管理。我們重點(diǎn)看發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)與自動(dòng)變速器冷卻系統(tǒng)之間管路連接，從發(fā)動(dòng)機(jī)工作輸出端的熱的冷卻液可以直接由電磁閥送至變速器獨(dú)立冷卻器中，同時(shí)另外一條來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器的管路也可連接到變速器獨(dú)立冷卻器中，而從變速器獨(dú)立冷卻器的冷卻液回路中經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)溫器回到發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻管路中。當(dāng)變速器處于低溫狀態(tài)需要加熱時(shí)，可通過(guò)N488電磁閥把早已被發(fā)動(dòng)機(jī)加熱過(guò)的冷卻液接通到變速器獨(dú)立冷卻器中進(jìn)行加熱過(guò)程；而另外一條管路是在變速器處于正常工作溫度后或處于高溫狀態(tài)時(shí)，通過(guò)N509電磁閥把來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器的冷的冷卻液接通至變速器獨(dú)立冷卻器中，為變速器油液進(jìn)行熱交換。

具體的工作過(guò)程我們可以通過(guò)幾個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)分析，而參與的電磁閥有N488和N509，這2個(gè)電磁閥的控制策略是不一樣的：N509電磁閥是通電時(shí)關(guān)閉，斷電時(shí)打開的；而N488電磁閥則是通電時(shí)打開，斷電時(shí)關(guān)閉管路通道，了解2個(gè)電磁閥的控制策略后，我們?cè)倏醋兯倨魈幱诓煌瑴囟入A段下如何進(jìn)行有效創(chuàng)新管理的。

第一階段：?jiǎn)?dòng)階段

剛剛啟動(dòng)車輛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)及自動(dòng)變速器都處于低溫狀態(tài)，N509處于被通電狀態(tài)，而N488電磁閥則被處于斷電狀態(tài)(圖29)，因此來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)本身及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的管路是處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器之間沒(méi)有冷卻液的連接過(guò)程，各自系統(tǒng)都處于獨(dú)立循環(huán)過(guò)程，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)正處于自身的加熱過(guò)程，而變速器本身還不具備真正的ITM溫度管理功能。

第二階段：加熱階段

當(dāng)變速器需要加熱，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)也剛好完成自身加熱過(guò)程時(shí)，且大于ATF溫度約5℃時(shí)，電磁閥N488由斷電狀態(tài)被激活通電(圖30)，這樣來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)熱的冷卻液流進(jìn)變速器獨(dú)立冷卻當(dāng)中，為冷卻器中的ATF進(jìn)行加熱，既起到了快速對(duì)變速器加熱作用，同時(shí)也快速縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的溫差變化時(shí)間，而N509電磁閥繼續(xù)處于通電狀態(tài)，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器的冷卻液通斷依然被處于關(guān)閉狀態(tài)。

圖28 奧迪發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器及空調(diào)系統(tǒng)的溫度管理流程圖

圖29 車輛處于啟動(dòng)階段

圖30 變速器處于加熱階段

第三階段：變速器溫度處于正常階段

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器工作溫度的逐漸升高，變速器加熱階段被終止，此時(shí)變速器溫度已經(jīng)上升至正常工作溫度范圍內(nèi)，因此變速器既不需要加熱過(guò)程，也不需要冷卻(熱交換)過(guò)程(圖31)。這個(gè)階段的控制跟剛剛啟動(dòng)車輛時(shí)的階段是一樣的：N509電磁閥依然處于被激活狀態(tài)，冷卻管路被關(guān)閉；N488電磁閥也是處于未激活狀態(tài)，加熱管路也是被關(guān)閉狀態(tài)。但這個(gè)階段持續(xù)時(shí)間應(yīng)該不會(huì)太長(zhǎng)，如果變扭器TCC鎖止離合器完全鎖止時(shí)，且車輛行駛在高速公路時(shí)這個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間可能會(huì)長(zhǎng)一些。

圖31 變速器處于既不加熱也不冷卻階段

第四階段：變速器處于熱交換階段

當(dāng)自動(dòng)變速器的工作溫度持續(xù)升高后，變速器的溫度必須要得以控制，因此正常的熱交換便開始了(圖32)，免得變速器的溫度進(jìn)一步上升。此時(shí)N509電磁閥由前幾個(gè)階段的通電激活狀態(tài)被停止通電，N509斷電后來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器的冷卻液通道被打開，低于ATF溫度的冷卻液流到變速器獨(dú)立冷卻器后，開始實(shí)現(xiàn)熱交換過(guò)程；而N488繼續(xù)保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)，是將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)熱的冷卻液處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)變速器溫度再次降落至低于105℃以下時(shí)，熱交換被停止，第三階段再次被啟動(dòng)。

圖32 自動(dòng)變速器的熱交換階段

總結(jié)：增加使用智能創(chuàng)新型變速器溫度管理功能后，目的是確保變速器在正常工作溫度的時(shí)間延長(zhǎng)，而低溫和高溫的2個(gè)極端狀態(tài)的停留時(shí)間變短。最關(guān)鍵的是變速器在低溫狀態(tài)的加熱過(guò)程不再是靠變速器本身通過(guò)能耗損失來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而是借助發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理功能來(lái)完成這一加熱要求。因此大大降低了車輛的尾氣排放，增進(jìn)環(huán)保要求，同時(shí)還延長(zhǎng)了自動(dòng)變速器各部件的使用壽命。

自動(dòng)變速器為什么要保養(yǎng)？不言而喻，由于變速器長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，因此自動(dòng)變速器油各項(xiàng)關(guān)鍵功能指標(biāo)會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間高溫下持續(xù)下降，并影響到機(jī)件的潤(rùn)滑過(guò)程。而變速器的機(jī)件不僅存在熱磨損狀態(tài)，同時(shí)還存在冷磨損狀態(tài)，如何保證變速器內(nèi)部至始至終都處于健康狀態(tài)，合理的做法就是通過(guò)科學(xué)的、合理的、規(guī)范的保養(yǎng)過(guò)程，增進(jìn)變速器自身的健康指標(biāo)。健康的變速器不僅可使發(fā)動(dòng)機(jī)排放管理變得更優(yōu)，也令消費(fèi)者行車安全、駕駛舒適、使用放心。

(未完待續(xù))