聊聊變速器過(guò)熱的那點(diǎn)事兒(上)

◆文/北京 楊老師

聊聊變速器過(guò)熱的那點(diǎn)事兒(上)

◆文/北京 楊老師

炎熱的夏季，車輛過(guò)熱總是一個(gè)繞不開(kāi)的話題，大部分案例都是發(fā)動(dòng)機(jī)“發(fā)燒”，但是你知道嗎？其實(shí)變速器也有過(guò)熱的報(bào)警?？赡艽蠹叶加X(jué)得，變速器不像發(fā)動(dòng)機(jī)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、動(dòng)能，而只是能量的“搬運(yùn)工”，其實(shí)，變速器犯起脾氣來(lái)，照樣會(huì)警告：“我熱了”！

為此，筆者想和大家一起聊聊變速器過(guò)熱話題。

楊老師（楊波）

汽車維修高級(jí)技師、機(jī)動(dòng)車檢測(cè)維修工程師。從事汽車維修工作近20年，先后擔(dān)任現(xiàn)代、通用4S店技術(shù)總監(jiān)、日德等外資車企的技術(shù)培訓(xùn)講師。具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，在汽車電控診斷領(lǐng)域有著豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和獨(dú)到的維修見(jiàn)解?，F(xiàn)在某外資車企擔(dān)任技術(shù)支持工程師。

案例1：寶馬760變速器油溫高

一輛寶馬760，底盤(pán)型號(hào)F02，行駛里程200 000km，裝備N74發(fā)動(dòng)機(jī)與ZF的8HP自動(dòng)變速器，車輛因變速器油溫過(guò)高報(bào)警而進(jìn)廠維修。

首次進(jìn)廠時(shí)，車輛不僅有變速器油溫過(guò)高報(bào)警，還有發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓輔助水泵故障，更換輔助水泵后消碼，反復(fù)試車故障不能再現(xiàn)，交還客戶。但一周后，車輛再次進(jìn)廠，變速器油溫報(bào)警(圖1)再次出現(xiàn)，客戶要求徹底解決。

維修人員用診斷儀檢測(cè)車輛，讀取如圖2所示故障代碼。維修人員檢查了變速器油位和油質(zhì)，均正常；檢查變速器散熱油管無(wú)彎曲、變形，變速器油的熱交換器無(wú)碰撞損壞跡象；同時(shí)查看此車報(bào)警記錄，并沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱報(bào)警的歷史，測(cè)試發(fā)現(xiàn)車輛的電子扇功能也正常。奇怪的是：維修人員反復(fù)試車，卻不能重現(xiàn)變速器過(guò)熱的現(xiàn)象。

筆者查閱故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)，如圖3所示。故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)說(shuō)明：此車變速器模塊的芯片溫度是133℃，變速器油的溫度是131℃，而[1004]組數(shù)據(jù)的過(guò)熱的閾值是145℃，而讓人費(fèi)解的數(shù)據(jù)是：轉(zhuǎn)換器溫度為156℃。

圖1 儀表顯示變速器過(guò)熱

圖2 寶馬760故障車上的故障代碼

圖3 寶馬760故障車的凍結(jié)數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)分析，筆者認(rèn)為：變速器過(guò)熱關(guān)閉的閾值是變速器程序設(shè)置的變速器過(guò)熱保護(hù)溫度值，如果超過(guò)這個(gè)溫度值，變速器會(huì)進(jìn)入過(guò)熱的故障模式。進(jìn)入過(guò)熱模式后，變矩器提前進(jìn)入閉合狀態(tài)，以避免變矩器溫度進(jìn)一步上升。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)收到變速器過(guò)熱信號(hào)后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入輸出受限模式，以避免變速器損壞。而凍結(jié)數(shù)據(jù)中“【36】轉(zhuǎn)換器的溫度”中的“轉(zhuǎn)換器”則是翻譯出現(xiàn)了偏差，這個(gè)實(shí)際是指變矩器！由此可以看出該車變矩器的油溫超過(guò)了過(guò)熱保護(hù)的閾值，因此變速器出現(xiàn)了過(guò)熱報(bào)警的現(xiàn)象。

從故障凍結(jié)數(shù)據(jù)來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速、車輛靜止，變速器渦輪軸轉(zhuǎn)速(輸入軸轉(zhuǎn)速)為0，這顯然是堵車的駕駛工況！

因此，筆者給出下面的測(cè)試檢查建議。

1．檢查油位，并在標(biāo)準(zhǔn)油位的基礎(chǔ)上，再多加50ml；

2．啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在太陽(yáng)下，打開(kāi)空調(diào)，踩住剎車，擋位保持在N擋、D擋和M1擋，觀察變速器油溫和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫；

3．完成上述測(cè)試后，拆卸變速器油底殼，檢查油底殼有無(wú)油泥；

4．拆卸變速器油熱交換器，檢查有無(wú)堵塞；

5．檢查水箱、冷凝器表面，有無(wú)臟污。

維修人員經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查，確認(rèn)如下信息。

1．故障車變速器油位處于正常范圍，檢查之后又多加了50ml；

2．開(kāi)空調(diào)踩剎車掛擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度118℃，變速器油溫134℃，明顯偏高；

3．拆卸變速器油底殼，變速器油質(zhì)無(wú)異常，油底殼上無(wú)沉積的油泥，如圖4所示；

4．拆卸檢查變速器熱交換器，發(fā)現(xiàn)冷卻水道堵塞，如圖5所示；

圖4 寶馬760故障車變速器油底殼無(wú)油泥

圖5 寶馬760故障車?yán)鋮s系統(tǒng)水道堵塞

5．檢查冷凝器表面臟污。

由上可見(jiàn)，變速器報(bào)警是因?yàn)樽兯倨饔蜔峤粨Q器冷卻循環(huán)水道堵塞，車輛散熱不良，變速器油的熱量無(wú)法及時(shí)釋放，熱量經(jīng)過(guò)一定的堆積后，出現(xiàn)過(guò)熱報(bào)警的故障現(xiàn)象。所以，建議維修人員：更換變速器油的熱交換器，清洗發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)以及冷凝器、水箱表面。維修過(guò)后試車確認(rèn)，怠速堵車開(kāi)空調(diào)狀態(tài)，變速器油溫保持與水溫一致，變速器油溫過(guò)熱的故障現(xiàn)象消失。

針對(duì)該案例，楊老師想跟大家分享ZF 8HP自動(dòng)變速器的油溫監(jiān)控策略。

自動(dòng)變速器模塊EGS需要監(jiān)視變速器不同部位的溫度，變速器油溫度、變速器模塊的芯片溫度和變矩器的溫度，而前兩個(gè)溫度值是通過(guò)實(shí)際的物理傳感器直接檢測(cè)而得的，但變矩器溫度在模塊中并沒(méi)有相關(guān)的實(shí)物傳感器，是通過(guò)測(cè)算得來(lái)的。

那么,自動(dòng)變速器中的變矩器油溫如何測(cè)算而來(lái)？而變矩器的油溫為什么這么重要，為什么控制模塊必須要知道變矩器的油溫呢？如果從原理、結(jié)構(gòu)等理論的角度來(lái)講這兩個(gè)問(wèn)題，即使費(fèi)很多筆墨也不一定能真正講清楚，但讀完下面的案例2，相信讀者能夠找到這兩個(gè)問(wèn)題的答案。

案例2：寶馬3系變速器油溫高

一輛寶馬3系轎車，底盤(pán)F35，裝備N20型發(fā)動(dòng)機(jī)與ZF 8HP自動(dòng)變速器，行駛中儀表臺(tái)上變速器油溫過(guò)高報(bào)警燈點(diǎn)亮，并且存在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的并發(fā)癥狀，客戶進(jìn)廠要求檢修。

維修人員用診斷儀讀取了如圖6所示的故障代碼。

圖6 寶馬3系故障車的故障代碼

根據(jù)故障代碼，維修人員又運(yùn)行了檢測(cè)計(jì)劃ABL程序，但沒(méi)有得出任何結(jié)果，只有“刪除故障代碼存儲(chǔ)器”，“在此涉及一個(gè)偽故障，該偽故障主要在車輛編程之后出現(xiàn)”等字樣的提示。也就是說(shuō)：根據(jù)診斷軟件的檢測(cè)計(jì)劃描述，過(guò)熱報(bào)警的故障代碼是虛假的，可能是在編程后出現(xiàn)的，請(qǐng)刪除故障代碼。

于是，維修人員刪除故障代碼再次測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)變速器的過(guò)熱報(bào)警依然出現(xiàn)。同時(shí)維修人員可以肯定的信息是：變速器出現(xiàn)過(guò)熱報(bào)警時(shí)，變速器的溫度絕對(duì)不高，車輛在廠里停了4h后上路，剛行駛了3min系統(tǒng)就開(kāi)始報(bào)警，因此維修人員懷疑是程序方面的問(wèn)題，導(dǎo)致變速器油溫的誤報(bào)警，但是對(duì)車輛編程之后重新試車，故障依然存在。

筆者看到案例后，查看了故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)，如圖7所示。

首先，從故障代碼凍結(jié)數(shù)據(jù)來(lái)看，維修人員的判斷沒(méi)有錯(cuò)，0001組變速器油溫33℃，的確是變速器處于預(yù)熱階段的油溫。

其次，數(shù)據(jù)中清晰的記錄著：0024組的變速器溫度200℃，溫度報(bào)警的閾值還是145℃，所以一定是虛假報(bào)警，但是這個(gè)200℃的溫度是哪里來(lái)的？

此外，從數(shù)據(jù)看我們可以看出車輛當(dāng)時(shí)的狀態(tài)：擋位2擋、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩56N·M，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度0，變速器模塊EGS的芯片溫度31℃。

圖7 寶馬3系故障車故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)

讓人感覺(jué)比較奇怪的是：變速器模塊EGS系統(tǒng)傳感器供電電壓是8.9V，屬于正常，而系統(tǒng)電壓才11.44V，難道是系統(tǒng)電壓出了問(wèn)題？并且此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)4 096r/min?。?/p>

經(jīng)過(guò)溝通得知，出現(xiàn)變速器油溫過(guò)熱報(bào)警故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)立即熄火，車速20km/h左右，雖然未注意到熄火前發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但肯定到不了4 096r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火？這個(gè)線索比較新奇！自動(dòng)變速器能把發(fā)動(dòng)機(jī)拖熄火的唯一可能只有變矩器卡滯了，但這個(gè)概率很小很小。那么反過(guò)來(lái)想：為什么變速器虛報(bào)油溫高了，這是不是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)熄火造成的？

我們?cè)倩剡^(guò)頭去看一下圖6所示的該車所有的故障代碼，除了變速器過(guò)熱的故障代碼，還有五個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的故障代碼，其中有三個(gè)居然都是曲軸傳感器！

很顯然，車輛出現(xiàn)熄火的故障是因?yàn)榍S位置傳感器信號(hào)缺失、不可信或者同步失敗，所以發(fā)動(dòng)機(jī)模塊DME就會(huì)告訴其他模塊(變速器控制模塊EGS)一個(gè)錯(cuò)誤的曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)！因此EGS中顯示的4 320r/min轉(zhuǎn)速信號(hào)是徹頭徹尾虛假值！

因此，筆者建議維修人員首先檢查曲軸位置傳感器，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)信號(hào)盤(pán)磁性物質(zhì)(圖8)脫落。之后更換此信號(hào)盤(pán)后，再次試車，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火、變速器油溫過(guò)熱報(bào)警故障一并消失！

現(xiàn)在，讓我們?cè)倩剡^(guò)來(lái)聊聊該車的故障原因和系統(tǒng)邏輯。

首先，為什么曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)盤(pán)會(huì)脫落？查閱該車的維修記錄，答案躍然紙上：事故車、換油底殼！因此，筆者懷疑曲軸信號(hào)盤(pán)上磁性物質(zhì)脫落是由于維修人員在維修事故車過(guò)程中，拆裝曲軸信號(hào)盤(pán)時(shí)不小心所致。

圖8 寶馬3系故障車曲軸信號(hào)盤(pán)磁性物質(zhì)脫落

接下來(lái)，回到大家最關(guān)心的問(wèn)題，為什么曲軸位置信號(hào)錯(cuò)誤會(huì)造成變速器的油溫過(guò)高報(bào)警？這跟前面的問(wèn)題“自動(dòng)變速器中的變矩器油溫如何測(cè)算而來(lái)？”實(shí)質(zhì)是一樣的。

ZF 8HP的變矩器(也叫轉(zhuǎn)換器)油溫實(shí)際是指變速器模塊計(jì)算的變矩器溫度，變矩器沒(méi)有實(shí)際的油溫傳感器，是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸出轉(zhuǎn)速等參數(shù)計(jì)算而來(lái)，也就是變矩器泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速的滑差計(jì)算而來(lái)，當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速與渦輪轉(zhuǎn)速滑差過(guò)大時(shí)，變矩器的計(jì)算溫度就會(huì)高于閾值145℃，變速器就會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱報(bào)警的提示。

另外一個(gè)問(wèn)題：為什么變速器需要知道變矩器的溫度？筆者認(rèn)為這是一個(gè)非常大的命題，限于篇幅，下面只能結(jié)合變矩器的結(jié)構(gòu)(圖9)和工作原理做一些簡(jiǎn)單的分析和說(shuō)明。

圖9 ZF 8HP的變矩器結(jié)構(gòu)圖

1.從熱源的角度來(lái)說(shuō)，自動(dòng)變速器熱量的絕大部分(估計(jì)80%以上)來(lái)自于變矩器。變速器內(nèi)部齒輪咬合不會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。變速器的離合器切換時(shí)間越來(lái)越短，甚至達(dá)到了200ms左右，離合器結(jié)合釋放的熱量非常有限。由于現(xiàn)代機(jī)械加工的精度越來(lái)越高，變速器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件間的相對(duì)摩擦產(chǎn)生的阻力和熱量也相對(duì)較少。唯獨(dú)變矩器在啟動(dòng)階段攪油獲得增扭會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而在變矩器鎖止離合器調(diào)制結(jié)合階段是離合器片的相對(duì)滑差控制，也就是打滑控制階段也會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以說(shuō)變速器上產(chǎn)生的熱量，主要集中在變矩器上。

2.從程序的角度來(lái)講，這種變矩器油溫的測(cè)算邏輯，并非在所有變速器與變矩器上應(yīng)用。目前，在筆者接觸的變速器中，僅在ZF的8HP系列上才具有此邏輯功能。需要提示的是，泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速差很大有兩種含義：正常時(shí)代表急加速，不正常時(shí)說(shuō)明變矩器打滑了！具體屬于哪一種，需參考加速踏板信號(hào)、變矩器鎖止離合器的控制狀態(tài)等主要信號(hào)來(lái)驗(yàn)證或判斷。如果系統(tǒng)判斷為正常急加速，就不會(huì)設(shè)置故障代碼；而如果判斷為變矩器打滑，則會(huì)設(shè)置變矩器鎖止離合器打滑的故障代碼。該滑差是否正常還要考慮到車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、擋位、油門(mén)開(kāi)度、負(fù)荷等信號(hào)綜合來(lái)判斷。也就是說(shuō)8HP幾乎不會(huì)出現(xiàn)變矩器離合器打滑的故障代碼，因?yàn)槌霈F(xiàn)這個(gè)代碼之前，系統(tǒng)測(cè)算的變矩器油溫會(huì)提前報(bào)警。而其他老款變速器則比較容易出現(xiàn)變矩器鎖止離合器打滑的故障代碼。

3.從變矩器鎖止離合器的控制邏輯來(lái)說(shuō)，控制模塊需要知道變矩器的油溫。ZF從8HP開(kāi)始應(yīng)用三油道精確控制變矩器鎖止多片離合器，進(jìn)一步加大了變矩器鎖止離合器的調(diào)制控制范圍。因此精確監(jiān)視泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速并測(cè)算變矩器的溫度，在變矩器鎖止離合器的精確控制上顯得就十分必要。如果變矩器油溫過(guò)高，則提前進(jìn)入閉鎖狀態(tài)。

從上述三點(diǎn)不難看出，8HP系列自動(dòng)變速器需要具有測(cè)算變矩器油溫的邏輯功能，并以泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速滑差為基礎(chǔ)的邏輯計(jì)算功能。

其實(shí)，無(wú)論是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(泵輪)信號(hào)錯(cuò)誤，還是輸入軸(渦輪)信號(hào)失真，都會(huì)影響到變矩器的油溫測(cè)算。當(dāng)CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，變速器模塊不能準(zhǔn)確接收發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)，都會(huì)影響變矩器油溫的程序測(cè)算而出現(xiàn)油溫報(bào)警的故障代碼。甚至當(dāng)車輛的程序和編碼信息錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)送到變速器模塊，變速器模塊也會(huì)因?yàn)樵O(shè)置故障代碼，而誤報(bào)變速器油溫過(guò)高的警示燈。

希望維修人員透過(guò)此案例能正確認(rèn)識(shí)變速器過(guò)熱問(wèn)題：不是所有變速器油溫過(guò)高報(bào)警都是真實(shí)的，有些信號(hào)和模塊具有欺騙性，只有正確認(rèn)識(shí)并分析變速器過(guò)熱報(bào)警的實(shí)質(zhì)才能及時(shí)找到故障的根源！

(未完待續(xù))