某特種汽車自動(dòng)變速器異常高溫故障分析

梁俊濤

摘要：自動(dòng)變速器失速試驗(yàn)，可以用來檢查自動(dòng)變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能;通過失速試驗(yàn)找出失速轉(zhuǎn)速，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，過高或過低均要分析原因，找出故障所在。通過對(duì)故障變速器高溫問題的故障分析，說明當(dāng)變速器處于失速工況時(shí)，變矩器內(nèi)油液被高速旋轉(zhuǎn)的泵輪攪動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率全部轉(zhuǎn)化為油液的熱量，此時(shí)變速器散熱系統(tǒng)無法將油液正常冷卻，造成溫度急劇升高，發(fā)生變速器高溫問題。

Abstract： The automatic transmission stall test，can be used to check the overall performance of the automatic transmission and the engine; Through the stall test to find out the stall speed， compared with the standard value， too high or too low must be analyzed to find out the fault. Through the fault analysis of the high temperature problem of the faulty transmission， it is explained that when the transmission is in stall condition， the oil in the torque converter is stirred by the high-speed rotating pump wheel， and the engine power is all converted into the heat of the oil， at this point the transmission cooling system can not be normal oil cooling， resulting in a sharp rise in temperature， transmission high temperature problems.

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器;異常高溫;失速工況;故障分析

Key words： automatic transmission;abnormal high temperature;stall condition;fault analysis

中圖分類號(hào)：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2020）20-0127-02

1? 變速器的結(jié)構(gòu)及組成

變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同要求的需要[1]。變速器使汽車能以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠發(fā)動(dòng)機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是難以達(dá)到的。

自動(dòng)變速器，由于其能夠根據(jù)車輛的行駛速度和駕駛者踩下加速踏板程度的不同而自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)換檔操作，從而將駕駛者從選擇變速器檔位、操縱離合器以及實(shí)施換檔等一系列繁重的駕駛操作中解放出來，從而提高了行車的安全性，增加了駕乘的舒適性。但自動(dòng)變速器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢驗(yàn)和維護(hù)修理要求及工藝難度高等問題[2]。

我公司某特種汽車采用六檔液力自動(dòng)變速器，液力自動(dòng)變速器總成是由液力變矩器、緩速器、行星齒輪機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成，通過液力傳動(dòng)和齒輪組合的方式來實(shí)現(xiàn)變速變扭。其中液力變矩器由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成，以液力傳動(dòng)油為工作介質(zhì)，具有傳遞扭矩、變矩和離合的作用。（圖1）

2? 故障問題

我公司生產(chǎn)的某型號(hào)特種汽車在用戶使用變速器取力過程中，出現(xiàn)變速器高溫問題，變速器加油口油尺蓋受高溫軟化變形，變速器上的線束受熱變形;變速器內(nèi)傳動(dòng)油液為黃色，有輕微焦糊味，與正常使用的變速箱專用液力傳動(dòng)油顏色存在明顯差異，如圖2所示。

變速器取力時(shí)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器泵輪的機(jī)械直連，泵輪轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致。當(dāng)變速器掛空擋，變矩器渦輪旋轉(zhuǎn)離合器與變速器后端處未結(jié)合，渦輪處于自由狀態(tài)。由于泵輪在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，渦輪在變矩器內(nèi)液力傳動(dòng)油油液傳動(dòng)作用下，與泵輪基本同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，變矩器不變矩。泵輪后行星齒輪通過惰輪傳遞給取力傳感器。當(dāng)要求取力時(shí)，上述取力互鎖策略通過后，取力電磁閥得電，取力指示燈亮，變矩器內(nèi)液力傳動(dòng)油通過油道輸送壓力油推動(dòng)多片式離合器結(jié)合，掛合取力。取力掛合成功后為上裝提供動(dòng)力源。

之后對(duì)，故障變速器進(jìn)行了拆檢發(fā)現(xiàn)：

①變速器外部2個(gè)溫度傳感器，因變速器高溫融化損壞。

②變矩器局部高溫變藍(lán)色，如圖3，拆解后發(fā)現(xiàn)閉鎖活塞密封環(huán)損壞;（查閱熱處理技術(shù)圖解手冊，碳鋼回火色和溫度的關(guān)系：藍(lán)色300℃左右）根據(jù)顏色判斷，變矩器內(nèi)油溫達(dá)到300℃左右。

③變速器內(nèi)泵輪轉(zhuǎn)速傳感器、緩速器電磁閥高溫熔化，閥板線束高溫熔化。

3? 問題分析與結(jié)論

3.1 油液質(zhì)量及用量分析

對(duì)于汽車自動(dòng)變速器來說，自動(dòng)變速器油是必不可少的工作液體，它除了起動(dòng)力傳遞作用外，還起換檔控制和使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如離合器、制動(dòng)器）工作的作用，還擔(dān)負(fù)著自動(dòng)變速器內(nèi)部機(jī)件的潤滑、冷卻和清潔等功能。該型特種汽車變速箱用傳動(dòng)油液為該變速器專用傳動(dòng)油，通過對(duì)故障變速器內(nèi)油液進(jìn)行取樣、化驗(yàn)，及數(shù)據(jù)對(duì)比分析，該油液質(zhì)量結(jié)果滿足該型專用液力機(jī)械傳動(dòng)油的相關(guān)指標(biāo)，可以滿足使用要求。

變速器內(nèi)傳動(dòng)油油液加注量過少，會(huì)導(dǎo)致變速器內(nèi)部潤滑及系統(tǒng)散熱效果差，造成變速器發(fā)熱;加注量過多，變速器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的零部件因周圍油量太多，旋轉(zhuǎn)阻力增大，油溫升高使變速器異常發(fā)熱。經(jīng)對(duì)油位檢查，油液加注量滿足車輛使用說明書要求。

3.2 變速器冷卻系統(tǒng)分析

該車型變速器冷卻系統(tǒng)原理：變矩器油→油泵→控制閥→變矩器→控制閥→變矩器出油口→散熱器→變矩器回油口→油底殼。散熱器是液力傳動(dòng)油的散熱裝置（發(fā)動(dòng)機(jī)頂部的散熱器為風(fēng)冷散熱，通過發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇吹出空氣進(jìn)行冷卻），發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，散熱器功能正常。

外部連接管路及散熱器，經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)，管路順暢無堵塞。

故障變速器在拆解前進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)，變速器壓力、油泵主壓力、各擋位壓力、潤滑壓力、變矩器壓力、變矩器閉鎖工作壓力、功能、緩速器工作壓力及內(nèi)部冷卻循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行正常，可以排除變速器冷卻系統(tǒng)故障。

3.3 擋位狀態(tài)分析

該車型使用說明書規(guī)定的變速器取力時(shí)，車輛應(yīng)牌靜止?fàn)顟B(tài)，變速器處于空擋位置，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。

取力時(shí)，機(jī)械動(dòng)力傳輸路徑順序：發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出→變矩器輸入軸（泵輪）→中間齒輪→取力器齒輪→取力器離合器→取力器輸出軸。

在汽車自動(dòng)變速器故障查找和檢修中，必須要在掌握變速器故障具體情況的同時(shí)，進(jìn)行常規(guī)性檢查，然后結(jié)合故障代碼的提示，進(jìn)一步明確出現(xiàn)故障的范圍[3]。通過變速器診斷儀讀取變速器TCU數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)變速器存在故障代碼，代碼含義為變速器擋位處于D擋，油門開度在65%，即變速器在失速工況運(yùn)行，而且TCU記錄的故障代碼時(shí)間與故障問題發(fā)生的時(shí)間一致;同時(shí)分析變速器TCU記錄的溫度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)液力機(jī)械傳動(dòng)油油溫超過155℃后，每7.2S溫升5℃，升溫速度較快。

失速工況即自動(dòng)變速器中泵輪轉(zhuǎn)而渦輪不轉(zhuǎn)，失速的最大值發(fā)生在泵輪以最高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)而渦輪靜止不動(dòng)時(shí)，這時(shí)的泵輪轉(zhuǎn)速即為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。由于失速發(fā)生時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的全部能量都轉(zhuǎn)化為液體的動(dòng)能，所以液力變矩器中油液的沖擊和溫升相當(dāng)大。

通過分析，確定該自動(dòng)變速器異常高溫問題發(fā)生時(shí)，變速器處于失速工況，即車輛已實(shí)施了駐車制動(dòng)，而變速器異常處于行車擋（D擋），發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)傳出的動(dòng)力直接帶動(dòng)變矩器的泵輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)渦輪處于靜止?fàn)顟B(tài)，變矩器內(nèi)的液力傳動(dòng)油液被高速旋轉(zhuǎn)的泵輪攪動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為液力傳動(dòng)油的熱能，此時(shí)變速器內(nèi)油液的溫升已超出散熱系統(tǒng)冷卻的能力，造成液力傳動(dòng)油液溫度急劇升高，發(fā)生變速器高溫問題，造成變速器損壞。

4? 結(jié)語

對(duì)自動(dòng)變速器中液力變矩器的工作特性來說，除增扭狀態(tài)與偶合狀態(tài)的分界點(diǎn)，即偶合器工作點(diǎn)之外，還有一個(gè)重要的點(diǎn)，這就是失速點(diǎn)?？梢酝ㄟ^將選檔手柄置于“D”位或“R”位時(shí)的失速轉(zhuǎn)速，來檢查自動(dòng)變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能;通過失速試驗(yàn)找出失速轉(zhuǎn)速，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，過高或過低均要分析原因，找出故障所在[1]。但在進(jìn)行失速試驗(yàn)時(shí)，一定要注意液力傳動(dòng)油油液的溫度變化情況，防止油液溫度快速、異常升高，造成變速器損壞;同時(shí)，在使用自動(dòng)變速器，尤其是在需要進(jìn)行變速器取力時(shí)，特別要確定變速器檔位是否正確，防止油液溫度快速、異常升高，造成變速器損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐安，喬向明.汽車自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)原理與使用檢修[M].北京：人民交通出版社，2000，9.

[2]馮晉祥，吳際璋.自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)原理圖冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]王恩伯.汽車自動(dòng)變速器故障原因及檢修方法研究綜述[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020，No.311：179-180.