自動(dòng)變速器液壓控制基礎(chǔ)——主調(diào)壓閥系列

齊明

當(dāng)今自動(dòng)變速器所采用的電控程度越來越復(fù)雜，可提供的擋位也越來越多，從十幾年前的4擋變速器一眨眼就發(fā)展到了如今的9擋甚至10擋變速器。然而一個(gè)概念始終是控制的核心，那就是油壓的控制。在一臺自動(dòng)變速器的生命周期中，ATF的油壓和流量始終是最關(guān)鍵的考慮因素，工程師們就是利用這些參數(shù)作為實(shí)現(xiàn)換擋品質(zhì)控制和綜合燃油經(jīng)濟(jì)性的工具。在維修市場中，維修人員需要了解油壓和流量的概念，以便于正確診斷變速器故障，從而有效地維修變速器。因此，筆者將在一系列的文章中逐個(gè)介紹液壓控制系統(tǒng)中，不同種類的控制閥以及它們的油路控制，從而告訴廣大讀者，當(dāng)這些控制閥失效時(shí)會出現(xiàn)何種故障現(xiàn)象。

維修技師在診斷各種變速器換擋故障現(xiàn)象、故障碼以及內(nèi)部失效原因時(shí)，使用的一個(gè)關(guān)鍵思路就是，所有液壓控制的設(shè)計(jì)都需要依賴液壓系統(tǒng)維持液壓的能力。隨著車輛里程數(shù)不斷增加，零部件不斷磨損老化時(shí)，液壓系統(tǒng)中的油路就開始失去維持液壓的能力。然而自動(dòng)變速器內(nèi)部設(shè)計(jì)復(fù)雜，涉及液壓控制的部位很多，而閥體中的各個(gè)液壓控制閥往往是被忽略或被錯(cuò)誤理解的地方。

其中一個(gè)最顯著的部位就是閥體中的主調(diào)壓閥系列。在所有的自動(dòng)變速器中，主調(diào)壓閥是通過液壓源、調(diào)壓彈簧力、平衡油壓、泄壓口以及節(jié)氣門/EPC信號油壓這5個(gè)部位來調(diào)節(jié)系統(tǒng)主油壓，并且為變矩器提供充油的（圖1）。

直接來自于油泵的ATF油壓和流量是不穩(wěn)定的，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而起伏很大，所以沒有經(jīng)過調(diào)節(jié)的來自油泵的油壓是不能用來控制變速器的。因此，閥體中的主調(diào)壓閥就起到了平衡調(diào)節(jié)器的作用，為變速器提供合適的油壓源。

調(diào)壓彈簧的作用是施力于主調(diào)壓閥的一端，彈簧力的大小決定了調(diào)節(jié)后的基準(zhǔn)主油壓高低。彈簧力越大，系統(tǒng)的基準(zhǔn)主油壓就越高。從圖1可以看到，彈簧力越大，主調(diào)壓閥另一端的平衡主油壓就要越大，這樣才能將閥推出它的靜止位置。

主調(diào)壓閥一端的平衡油壓系統(tǒng)也是主油壓管線中的一部分，這個(gè)油壓作用于主調(diào)壓閥的一端，以平衡主調(diào)壓閥另一端的彈簧力，并將主調(diào)壓閥推往它的工作位置。這個(gè)平衡油壓一般都是通過一個(gè)節(jié)流孔傳遞到主調(diào)壓閥一端的作用面上，在推動(dòng)主調(diào)壓閥后，主調(diào)壓閥會打開一個(gè)通往變矩器的充油通道，使變矩器得到充油，從而散熱器油路才開始有散熱流量通過。

主調(diào)壓閥還有一個(gè)泄油通道。當(dāng)平衡油壓過高時(shí)，主調(diào)壓閥往彈簧方向被推動(dòng)足夠的距離后，多余的系統(tǒng)油壓會從這個(gè)泄油口排泄掉，從而起到降低系統(tǒng)主油壓的作用。而當(dāng)平衡油壓下降時(shí)，主調(diào)壓閥被彈簧推往閥的平衡端，這個(gè)泄油口被主調(diào)壓閥堵住，從而起到升高系統(tǒng)主油壓的作用。如果沒有這個(gè)泄油通道，系統(tǒng)油壓就會隨著油泵油壓源的起伏而波動(dòng)?？傊?，由于這個(gè)泄壓通道的存在，主調(diào)壓閥的位置越接近平衡端位置，系統(tǒng)油壓就越高;反之，主調(diào)壓閥越往彈簧端移動(dòng)，則系統(tǒng)油壓越低。

節(jié)氣門/EPC信號油壓根據(jù)駕駛狀態(tài)的需要而推動(dòng)主調(diào)壓閥，以達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓的目的。比如，當(dāng)踩下加速踏板，節(jié)氣門信號增加，或者在換入R擋，變速器需要更高的系統(tǒng)主油壓以提升傳遞的扭矩和離合器的接合力時(shí)，節(jié)氣門/EPC信號油壓就作為一個(gè)增壓信號，作用于主調(diào)壓閥的彈簧一端，和彈簧一起克服平衡端油壓，來推動(dòng)主調(diào)壓閥，從而達(dá)到一個(gè)更高的主油壓。大多數(shù)的自動(dòng)變速器采用了一個(gè)帶閥套的增壓閥設(shè)計(jì)，將節(jié)氣門/EPC信號作用于主調(diào)壓閥上，比如常見的通用4擋、5擋和6擋變速器，或者豐田的A760，U250系列變速器等。也有的變速器采用將節(jié)氣門/EPC信號通過電磁閥的調(diào)節(jié)后，直接作用于主調(diào)壓閥上的，比如采埃孚的ZF6HP和ZF8HP系列變速器。

在車輛的行駛過程中，主調(diào)壓閥的調(diào)節(jié)過程會重復(fù)幾千次，因此在變速器中，主調(diào)壓閥和相應(yīng)的增壓閥成為運(yùn)動(dòng)最頻繁的零件，也是變速器內(nèi)最容易磨損的部位。而它們磨損后表現(xiàn)出來的故障現(xiàn)象卻可能完全不同，這完全取決于在這些閥上的磨損位置。

（1）當(dāng)主調(diào)壓閥或者閥孔的平衡端出現(xiàn)磨損時(shí)，主油壓會高于正常值。因?yàn)槟p后需要更高的平衡油壓來抵消調(diào)壓彈簧上的作用力，而表現(xiàn)出來的故障現(xiàn)象是換擋沖擊或損壞某些離合器鼓。比如常見的ZF5HP19變速器中有時(shí)會出現(xiàn)B離合器鼓開裂的情況，其根本原因就是主油壓過高造成的。

（2）當(dāng)磨損位于主調(diào)壓閥的彈簧一側(cè)時(shí)，則會使系統(tǒng)油壓低于正常值，往往出現(xiàn)換擋疲軟、換擋時(shí)間過長或超出油壓調(diào)節(jié)范圍的故障碼。

（3）增壓閥套和閥芯的磨損往往會導(dǎo)致前進(jìn)擋換擋疲軟，在換入倒擋時(shí)則出現(xiàn)入擋沖擊，比如通用4T65E的閥體經(jīng)常會看到這種情況。倒擋沖擊的原因是增壓閥內(nèi)壁磨損后，增壓閥產(chǎn)生過大的倒擋增壓信號，將主調(diào)壓閥推到了最遠(yuǎn)端，從而在換入倒擋時(shí)產(chǎn)生了過大的系統(tǒng)油壓。而在前進(jìn)擋時(shí)，由于增壓閥套的磨損泄壓，使增壓信號過低，不足以推動(dòng)主調(diào)壓閥到適當(dāng)?shù)奈恢?，從而產(chǎn)生增壓不足，表現(xiàn)出來的故障就是前進(jìn)擋在進(jìn)行換擋時(shí)疲軟。

這些由閥體磨損導(dǎo)致的癥狀通常會隨著變速器油溫升高而變得更加明顯。如圖2顯示的就是一個(gè)典型的主調(diào)壓閥和增壓閥系列，一般都是位于同一閥孔內(nèi)，圖中標(biāo)出的是常見磨損點(diǎn)和各油路的分布。

對于閥體的主調(diào)壓閥是否有嚴(yán)重磨損，可以有多種不同的檢測方法。如果變速器殼體上有主油壓檢測口，就可以在打開變速器油底殼放油之前，先在殼體上的主油壓檢測口安裝一個(gè)油壓表。如果看到主油壓有異常值，那基本可以確定主調(diào)壓閥孔有磨損。然后可以打開閥體，利用目測以及真空測試法來檢查這個(gè)閥孔。真空測試法是對閥孔/閥芯磨損最準(zhǔn)確和實(shí)用的檢測方法，但需要對閥體進(jìn)行一定的清潔和干燥，否則雜質(zhì)或者殘留的ATF會對檢測結(jié)果有所影響，同時(shí)還會損壞真空檢測設(shè)備。

主調(diào)壓閥出現(xiàn)問題會顯示出很多不同的癥狀，各種明顯的癥狀基本都可以和系統(tǒng)主油壓和主調(diào)壓閥找到聯(lián)系。一般來說，主調(diào)壓閥磨損后出現(xiàn)的癥狀有以下幾種。

（1）多個(gè)擋位換擋品質(zhì)異常。

（2）換擋打滑或者沖擊。

（3）離合器鼓由于主油壓太高而開裂。

（4）變矩器鎖止異常。

（5）變速器過熱。

（6）變速器銅套過早失效。

（7）油壓控制超出范圍的故障碼。

在了解了主調(diào)壓閥的工作原理后，對故障的診斷可以更快、更方便。當(dāng)一個(gè)油路開始喪失維持壓力的能力時(shí)，油壓問題和換擋故障就開始出現(xiàn)了。所以不斷地對主油壓異常問題進(jìn)行分析，可以得到很多故障根源的信息。