汽車自動變速器維修技術(shù)講座（一五五）

王鐘原

汽車自動變速器維修技術(shù)講座（一五五）

王鐘原

液力變矩器增大扭矩的能力的關(guān)鍵在于導(dǎo)輪。在簡單液力偶合器設(shè)計（不帶導(dǎo)輪）中，較高滑轉(zhuǎn)階段造成液體從渦輪流回泵輪，使泵輪旋轉(zhuǎn)方向逆向，進(jìn)而導(dǎo)致重大的效率損失并生成相當(dāng)可觀的余熱。在液力變矩器的相同條件下，泵輪使回流液體改變方向，以協(xié)助泵輪旋轉(zhuǎn)，而不是阻礙其旋轉(zhuǎn)。

結(jié)果是回流液體內(nèi)的大量能量得以回收。此操作使直接流向渦輪的液體流量顯著增大，進(jìn)而使輸出扭矩增大。由于回流液體最初沿泵輪旋轉(zhuǎn)的相反方向流動，導(dǎo)輪在強制使液體改變方向的同時嘗試逆向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生由單向?qū)л嗠x合器進(jìn)行阻止的效應(yīng)。

液力變矩器的渦輪和導(dǎo)輪使用傾斜和彎曲葉片。導(dǎo)輪的葉片形狀是改變液體流動路徑的決定因素，強制使其與泵輪旋轉(zhuǎn)一致。渦輪葉片的配合弧線將回流液體正確地導(dǎo)向至導(dǎo)輪，以使后者執(zhí)行其工作。葉片的形狀和角度是液力變矩器設(shè)計的關(guān)鍵。

在產(chǎn)生扭矩增大比的怠速和加速階段中，由于導(dǎo)輪單向離合器的作用，導(dǎo)輪保持靜止。然而，由于液力變矩器逐漸趨近巡航階段，從渦輪回流的液體量逐漸減少，導(dǎo)致施加在導(dǎo)輪上的壓力同樣減小。一旦進(jìn)入巡航階段，回流液體逆向流動，此時沿泵輪和渦輪的旋轉(zhuǎn)方向而轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生嘗試使導(dǎo)輪正向旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)。這個點稱為“偶合點”，導(dǎo)輪離合器分離，泵輪、渦輪和導(dǎo)輪將作為一個組件共同（或多或少）旋轉(zhuǎn)。

鎖止離合器:液力變矩器鎖止離合器是一個液壓機械裝置，啟動時可消除液力變矩器滑轉(zhuǎn)。其受到一個由TCM通過PWM控制的電磁閥進(jìn)行液壓驅(qū)動。這就實現(xiàn)了液力變矩器的如下四個階段:

◆打開（液力變矩器完全運行）

◆受控（允許15r/min的滑轉(zhuǎn)）

◆受控關(guān)閉（允許5r/min的滑轉(zhuǎn)）

◆關(guān)閉（無滑轉(zhuǎn)）

接合和分離由TCM控制，允許一定程度的受控滑轉(zhuǎn)。這允許泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速存在細(xì)微的差別，有助于改善換擋質(zhì)量。受控、受控關(guān)閉和關(guān)閉階段要求800r/min的最小渦輪轉(zhuǎn)速。行駛期間，液力變矩器離合器盡可能快地關(guān)閉，以改善燃油經(jīng)濟性并減少由施加在油液上的剪力而生成的熱量。

機電閥體:

機電閥體如圖1088所示。

機械電子閥組位于變速器底部并覆蓋在變速器油底殼下方。其設(shè)計為一個不可維修總成。機電閥體包括變速器控制模塊（TCM）、電動執(zhí)行器、速度傳感器和為所有變速器功能提供全部電液控制的控制閥。

機械電子閥組包括以下部件:

◆TCM

◆7 個壓力調(diào)節(jié)電磁閥，由PWM信號進(jìn)行電流控制

◆1 個駐車互鎖電磁閥（開/關(guān)型）

◆1 個駐車鎖止缸位置傳感器

◆1 個阻尼器

◆1 個系統(tǒng)限壓電磁閥

◆21 個液壓滑柱閥

◆1 個油底殼油溫傳感器

◆1 個霍爾效應(yīng)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器

◆1 個霍爾效應(yīng)輸出軸速度傳感器

TCM（變速器控制模塊）

變速器控制模塊為機械電子單元的一個組成部分，此單元位于變速器底部，變速器油底殼內(nèi)。TCM為變速器的主要控制部件。它連接至CAN-C總線，與其他車輛系統(tǒng)進(jìn)行通信，還連接至CANPT總線，與電子換擋桿模塊（ESM）進(jìn)行交互。TCM處理來自變速器轉(zhuǎn)速和溫度傳感器的信號、來自ECM 的發(fā)動機參數(shù)（如發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩）、來自ESM 和安裝在轉(zhuǎn)向柱上的換擋撥片的輸入信號。通過接收到的信號輸入和預(yù)編程路線圖，TCM計算出正確擋位和最佳壓力設(shè)置，用于換擋接合及鎖止離合器控制。

TCM可在9～16V 的蓄電池電壓范圍內(nèi)運行，其休眠電流消耗小于1mA。TCM 的診斷讀取通過高速CAN-C 總線實現(xiàn)。

變速器冷卻:

變速器冷卻系統(tǒng)如圖1089所示。

圖1088 機電閥體

圖1089 變速器冷卻系統(tǒng)

變速器冷卻系統(tǒng)可快速對變速器液進(jìn)行加熱，并使其穩(wěn)定在最佳的80℃運行溫度水平。變速器液冷卻器出于該目的安裝在變速器殼體的右側(cè)，設(shè)計作用為一個油水熱交換器。新特性在于變速器冷卻器不是繼承在發(fā)動機冷卻液回路中，而是利用獨立的次級冷卻回路，它還冷卻動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由于次級回路冷卻液的溫度較低，這種解決方案具有更高的冷卻效率。至油液冷卻器的短管進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率，此外還降低了發(fā)生碰撞時導(dǎo)致昂貴的損壞維修成本的風(fēng)險。冷卻液在次級冷卻器回路中的循環(huán)通過電動輔助水泵（AUWP）強制進(jìn)行，水泵由發(fā)動機ECU（ECM）啟動。一個專用散熱器安置在主散熱器前面。使用的冷卻液與發(fā)動機冷卻液相同（水50%和乙二醇基冷卻液50% 混合液）。

TCM通過集成在機電單元內(nèi)的NTC傳感器測量變速器油底殼溫度，并將溫度值通過CAN-C總線發(fā)送。如果溫度超過目標(biāo)值，ECM會通過LIN線以PWM方式激活電動水泵。如果溫度仍然過高，同時還會啟用冷卻風(fēng)扇。

變速器液冷卻器安裝在變速器殼體的右側(cè)（如圖 1090所示）。次級冷卻管路的膨脹水壺與主發(fā)動機冷卻液膨脹水壺一體（如圖1091所示），但兩者相互獨立。

圖1090 變速器冷卻器安裝位置

圖1091 兩個膨脹水壺位置

變速器冷卻液，油液容量2.7L，油液按水和冷卻劑溶液比例50%:50%配置，冷卻液為保護(hù)性乙二醇基防凍液，推薦油液為Paraflu up FO2 Petronas或殼牌長效OAT。

變速器潤滑:

油底殼由強化塑料構(gòu)成，以減輕重量，如圖1092所示。拆除油底殼后可看到Mechatronic閥組。油底殼在放油塞附近帶有一塊磁鐵，可收集變速器油內(nèi)的金屬微粒。變速器油過濾器位于油底殼內(nèi)。如果變速器油受污染或在進(jìn)行任何維修作業(yè)后，必須更換帶集成式過濾器的油底殼。

圖1092 油底殼

變速器油，油液容量7.6L，油液為殼牌ATF L-12108。

加注的變速器油液用于變速器的整個使用壽命，未設(shè)計進(jìn)行定期更換。對變速器進(jìn)行維修作業(yè)后，或如果油液受污染，則必須更換油液。

油位檢查條件:

◆車輛水平放置

◆發(fā)動機怠速運行并處于工作溫度下

◆變速器位于Park（駐車擋）位置

◆變速器油底殼油溫介于50～60℃（理想值55℃）

最為重要的是油位檢查和加注（如有必要）須在正確條件下并按照正確程序進(jìn)行。遵照維修手冊中有關(guān)液位檢查和加注的程序。

電子換擋模塊:

相對于前一代6HP26變速器的另外一個重大區(qū)別在于目前采用了全電子式換擋桿，即換擋桿和變速器之間不再有任何機械鏈接，如圖1093所示。ESM取代傳統(tǒng)的機械式換擋桿，呈現(xiàn)出純粹的用戶界面。擋位通過換擋桿本體內(nèi)的電磁閥進(jìn)行模擬，這些電磁閥由電腦控制，可啟用或禁用部分換擋桿狀態(tài)。換擋桿內(nèi)的電磁線圈可防止換擋桿向無效位置移動。

圖1093 新一代電子換擋模塊

駕駛員可在按下?lián)Q擋桿背面解鎖按鈕的同時前后推拉換擋桿，以在換擋桿頂部指示的“P”、“R”、 “N”、 “D” 位置間進(jìn)行選擇。選擇的擋位將亮起琥珀色燈光。對于大多數(shù)選擋，需要同時踩下制動踏板。操縱期間，D-R 和R-D 選擋的速度限制為5km/h。

在“前進(jìn)（Drive）（自動）”或手動模式下，可將換擋桿在前（-）后（+）短距離推動進(jìn)行連續(xù)換擋。

ESM 連接至高速CAN-C 總線，用于與TCM通信，將選擇的擋位狀態(tài)通知組合儀表，此外還用于診斷。另外一條專用CAN 總線，CAN-PT（動力傳動系）將ESM 連接至TCM。CAN-PT 是一條冗余總線，在其上重復(fù)相同信息并用作備份。

駐車鎖止:

駐車鎖止裝置設(shè)計用于在車輛上坡或下坡駐車時使車輛始終保持安全制動狀態(tài)。在8HP70變速器上，駐車鎖止裝置僅通過電子液壓方式驅(qū)動。機電閥體內(nèi)的專用電磁閥可激活駐車鎖止裝置。必須踩下制動踏板，然后ESM 才可切換至“P” 擋，駐車鎖止裝置接合的最大行駛速度為3km/h。

如果蓄電池電量耗盡或系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可通過拉動拉索手動釋放變速器的“駐車”擋。通過拆下駕駛員座椅前面地毯上的蓋，可夠到釋放拉索，如圖1094和圖1095所示。

圖1094 找到釋放拉索

圖1095 釋放拉索與內(nèi)部組件連接示意圖

本車具有要求在發(fā)動機熄火前將換擋桿置于“駐車擋（P）”的功能。這個功能防止駕駛員在疏忽的情況下未選擇駐車擋而離開車輛。這個系統(tǒng)還能在點火開關(guān)位于OFF位置時始終鎖止換擋桿。

換擋撥片:

Ghibli車型可選配安裝在轉(zhuǎn)向柱上的主動式換擋撥片，如圖1096所示。通過換擋撥片，駕駛員在雙手不離開方向盤的情況下即可手動換擋，增添了駕駛樂趣并提高了安全性。撥片（左側(cè)用于降擋，右側(cè)用于升擋）由拋光鋁制成，為駕駛員提供良好質(zhì)感。在電氣方面，撥片直接通過線束連接至TCM。

圖1096 換擋撥片

變速器控制邏輯:

多位降擋:強制降擋期間，變速器可降擋至多個擋位，最多可達(dá)5個擋位，而只需一次換擋動作。在選擇I.C.E.模式時，該功能被停用。在此情況下，變速器將按照擋位順序逐一降擋。

倒車:出于變速器保護(hù)和駕駛安全性，在倒車時前300m，發(fā)動機扭矩限制在550N·m，發(fā)動機轉(zhuǎn)速限制在3500r/min，此后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速限制在2500 r/min。

過熱保護(hù)策略:一旦變速器冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，TCM可啟用不同的恢復(fù)模式，以防變速器由于過熱而損壞。

溫度范圍恢復(fù)模式:-30～110℃正常運行；≥ 110℃高溫模式；≥ 130℃保護(hù)模式1；≥ 135℃保護(hù)模式2；≥ 145℃機械保護(hù)模式。

正常運行:-30～110℃是變速器的正常溫度范圍，變速器全功能運行。最大效率下的理想變速器油溫度為80℃。在無故障的情況下，變速器的最低設(shè)計運行油溫可低至-40℃。

高溫模式:從110℃的油溫開始，變速器進(jìn)入高溫模式運行。變速箱保持全功能，駕駛員不會注意到干預(yù)，但系統(tǒng)會采取特定措施來降低油溫（縮短換擋時間、優(yōu)化鎖止離合器激活策略和使用最大冷卻能力）。

保護(hù)模式1:從130℃開始，TCM向ECM發(fā)送發(fā)動機扭矩降低請求。

保護(hù)模式2:除了保護(hù)模式1的條件以外，儀表板多功能顯示器上的一個變速箱警告燈也被激活。

機械保護(hù)模式:在溫度為145℃時，到達(dá)最極端的保護(hù)狀態(tài)。在此情況下，TCM會自動關(guān)閉，以進(jìn)行自我保護(hù)。變速器會喪失所有功能，并無法換擋。

變速器保持在哪個狀態(tài)取決于TCM關(guān)閉瞬間的位置:

◆“D” = 六擋和鎖止離合器開啟；

◆“N” = 空擋；

◆“R” = 倒擋；

◆“P” = 駐車擋；

失速保護(hù):變速器還具有失速保護(hù)功能，來防止變速器過熱。在5s后，發(fā)動機扭矩受限。

變速器運行模式:取決于駕駛員選擇的駕駛模式，變速器具有五種不同運行模式:

正常+ 自動；

正常+ 手動；

運動+ 自動；

運動+ 手動；

I.C.E.。

ESC-關(guān)閉對變速器運行無影響，硬減震器設(shè)置對變速器運行無影響。

正常+自動:在點火開關(guān)旋至ON位置后，該模式默認(rèn)為啟用。變速器無須駕駛員的任何輸入。換擋平順，且發(fā)動機以適中速度運行，保證駕駛舒適性及提高燃油經(jīng)濟性。采用正常的強制降擋策略，允許在突然踩下油門踏板時進(jìn)行多位降擋。

在“自動”模式下駕駛時，可通過在不按下?lián)Q擋桿上的解鎖按鈕的情況下前后移動換擋桿，或通過拉動方向盤后面的其中一個換擋撥片，手動進(jìn)行換擋。這將使系統(tǒng)進(jìn)入臨時功能并啟用手動換擋模式。此擋位通過信息顯示屏擋位區(qū)域的字母“D”上面和下面的符號“+/-”指示。然后，系統(tǒng)將在固定時間內(nèi)保持手動模式，之后返回自動模式。

正常+ 手動:變速器自動運行而無須任何駕駛員輸入，但著重點此時在于性能。換擋在更高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，增強車輛的運動性和響應(yīng)。換擋速度更快，當(dāng)車輛減速時，系統(tǒng)將更加快速地降擋。采用強勁的強制降擋策略，可進(jìn)行一次最多5個擋位的多位降擋，允許手動換擋。

在正常+自動和正常+手動模式下，TCM通過持續(xù)監(jiān)測如節(jié)氣門位置和移動、轉(zhuǎn)向輸入、道路坡度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和扭矩等車輛參數(shù)來識別駕駛風(fēng)格和條件，以確定已選模式下的最佳換擋設(shè)置。

運動+自動:駕駛員控制變速器和換擋時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)在發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低時干預(yù)，以防發(fā)動機失速停轉(zhuǎn)，或在到達(dá)轉(zhuǎn)速極限時（自動升擋）時干預(yù)。駕駛員執(zhí)行換擋命令時，換擋快速進(jìn)行且無延遲。當(dāng)油門被突然踩下時，只有在位于超速擋（7擋和8擋）時才可激活強制降擋功能。

運動+手動:與“運動+手動”模式相比，換擋更快且更加動感；此程序使得駕駛員可完全控制變速器和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并提供純粹的運動駕駛體驗。即便發(fā)動機位于轉(zhuǎn)速計的紅色區(qū)域內(nèi)（無自動升擋）且換擋時間縮短，系統(tǒng)也不會干預(yù)。系統(tǒng)只有在發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低時才進(jìn)行干預(yù)，以防發(fā)動機失速停轉(zhuǎn)。強制降擋與“運動+自動”模式（僅限超速擋）一樣，但運行更加強勁。

I.C.E.:除上述模式外，當(dāng)選擇I.C.E.模式時變速器會激活專用策略。換擋自動進(jìn)行。I.C.E.模式與手動駕駛模式或運動模式不兼容。如果這些模式的其中一個或兩個啟用，選擇I.C.E.模式會將其關(guān)閉。在此模式下，焦點是最大控制和平穩(wěn)反應(yīng)。變速器在上下加減擋時盡可能軟地?fù)Q擋，并選擇合適換擋點，以使燃油經(jīng)濟性最佳化?！败洝睆娭平祿豕δ芸捎?。這意味著突然踩下加速踏板時，變速器隨后在不同擋位逐一降擋。多位降擋禁用。正如在“正常+自動”和“正常+手動”模式下，駕駛員可進(jìn)行手動換擋。

與M139 Quattroporte的6HP26變速器不同，靜態(tài)起步擋位為1擋。

（待續(xù)）