【大眾速騰自動變速器換擋沖擊的故障診斷與排除6100字（論文）】

大眾速騰自動變速器換擋沖擊的故障診斷與排除摘要自動變速器具有操作方便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的特點，在一定程度上提升了車輛的操控性能以及乘坐舒適性，成為現(xiàn)代車輛傳動系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分。然而，由于自動變速器本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高、拆裝難度大，導(dǎo)致自動變速器各類故障的發(fā)生。自動變速器的各類故障不僅降低了其本身的使用性能，還有可能會影響車輛的動力性與行駛安全性，而目前的故障檢測與診斷方法難以滿足對自動變速器故障診斷高效率、智能化的要求。因此針對自動變速器研究更為有效的故障診斷方法，不僅有利于降低自動變速器的維修成本，更可以提升車輛的行駛安全性和操縱穩(wěn)定性，延長自動變速器乃至整車的使用壽命，為個人和社會創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。針對某款大眾速騰轎車出現(xiàn)升擋沖擊的一例故障現(xiàn)象，經(jīng)分析認(rèn)為是其裝備的A540E型自動變速器閥體發(fā)生故障所導(dǎo)致。從基本檢查、時滯試驗、主油壓檢測、動力傳動分析、電液系統(tǒng)分析、手動擋試驗，直至自動變速器拆檢，最終確定故障是2擋制動器單向節(jié)流閥在維修時漏裝所致。關(guān)鍵詞：大眾速騰；自動變速器換擋；故障診斷與排除目錄TOC\o"1-3"\h\u108281.引言 1239542.自動變速器結(jié)構(gòu)與工作原理分析 2319782.1液力變矩器 2116732.2換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu) 42192.3液壓控制系統(tǒng) 4253023.故障分析與排除 7180633.1故障檢查與診斷 7265213.2故障排除 992884.結(jié)束語 1016771參考文獻(xiàn) 101.引言伴隨著社會的進(jìn)步，當(dāng)今世界汽車工業(yè)也已步入了快速發(fā)展的階段。汽車工業(yè)的發(fā)展，不僅促進(jìn)了世界各國之間貿(mào)易、技術(shù)等方面的合作與交流，也在一定程度上激勵了與之相關(guān)的各項技術(shù)（如計算機(jī)技術(shù)、電子控制技術(shù)等）的進(jìn)步與創(chuàng)新。然而不可否認(rèn)，先進(jìn)技術(shù)的引入也在一定程度上影響了汽車的操縱穩(wěn)定性、排放性能及安全性能。因此對于汽車行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員而言，在這種趨勢下所要做的，一是通過合理的設(shè)計，改善車輛本身的構(gòu)造，提升車輛的各項性能；二是著力研究高效的、系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)與方法，保證對車輛存在的各類故障進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地排查，以延長車輛的壽命周期。現(xiàn)代汽車?yán)碚撜J(rèn)為，汽車是集機(jī)械、計算機(jī)控制等技術(shù)于一身的工業(yè)產(chǎn)品，其本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便于拆卸與裝配，并且有很高的制造及維護(hù)成本。因此，對于汽車檢測診斷技術(shù)的研究，不僅可以客觀全面地評價汽車的技術(shù)狀況，更能夠?qū)ζ浔旧頋撛诘墓收蠣顟B(tài)進(jìn)行預(yù)判，以利于及時對其故障部位進(jìn)行維修，保證車輛的使用壽命，節(jié)約車輛的維修成本，從而為社會帶來經(jīng)濟(jì)與公益效益。圖1.1所示為2013年上半年某機(jī)構(gòu)隨機(jī)選取中國市場上418個車型的786例有效故障所統(tǒng)計出的車輛部件故障率分布示意圖。圖1.1車輛部件故障率分布示意圖車輛變速器的主要作用是延伸車輛驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，保證在不改變發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的條件下車輛能夠倒駛以及利用空擋隨時切斷發(fā)動機(jī)的動力傳遞。隨著電子、液壓，特別是微控制器技術(shù)在汽車電子領(lǐng)域的逐漸推廣，自動變速器的各項性能得到完善。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式手動變速器，自動變速器很大程度上提升了車輛行駛的動力性、燃料經(jīng)濟(jì)性和舒適性，并已經(jīng)成為車輛變速系統(tǒng)的主流技術(shù)。2.自動變速器結(jié)構(gòu)與工作原理分析汽車自動變速器能夠?qū)崿F(xiàn)自動改變車輛傳動系的傳動比，使車輛適應(yīng)各種行駛工況的同時，保證發(fā)動機(jī)在理想的工況下工作。相比于手動擋機(jī)械式變速器，自動變速器具有如下特點：1.自動變速器避免了對離合器的頻繁操作和換擋，消除了不同駕駛者換擋習(xí)慣的差異性，提高了車輛的行駛安全性。2.自動變速器能夠保證車輛在起步和加速過程中運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，并且降低了換擋過程中的振動與沖擊，改善了車輛的乘坐舒適性。3.自動變速器采用液力傳動，能夠?qū)Q擋接合沖擊起緩沖作用，有助于減輕傳動系的負(fù)擔(dān)并延長相關(guān)零件的使用壽命。4.自動變速器可以避免由于外界負(fù)荷急劇變化引起的發(fā)動機(jī)熄火現(xiàn)象。雖然自動變速器的產(chǎn)生與使用在一定程度上彌補(bǔ)了手動擋機(jī)械式變速器在操作性、燃料經(jīng)濟(jì)性等方面的不足，但是自動變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高，也為其生產(chǎn)和維護(hù)帶來了一定困難。本章將重點對液力自動變速器中關(guān)鍵的零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并對其工作原理進(jìn)行研究，最終分析液力自動變速器的工作過程。2.1液力變矩器液力變矩器是液力自動變速器中的液力傳動裝置，它通過工作油液將發(fā)動機(jī)輸出的動力傳遞給自動變速器。液力變矩器的作用類似于離合器，但是不同于離合器的剛性連接方式，液力變矩器采用液體傳遞動力的柔性連接的方式，可以增大發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。液力變矩器的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。液力變矩器主要由以下幾部分構(gòu)成：泵輪：泵輪是液力變矩器中的能量輸入部件，其作用是將發(fā)動機(jī)輸出軸輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體介質(zhì)的動能。2.渦輪：渦輪是液力變矩器中的能量輸出部件，它將液力變矩器液體介質(zhì)的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再次輸出。3.導(dǎo)輪與單向離合器：導(dǎo)輪安裝在渦輪與泵輪之間，利用單向離合器以及導(dǎo)輪固定套固定在變矩器的外殼上，用以增加渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩。圖2.1液力變矩器結(jié)構(gòu)示意圖汽車在起動后，泵輪在發(fā)動機(jī)的作用下開始旋轉(zhuǎn)，液力變矩器工作液在離心力的作用下沖擊渦輪，推動渦輪與泵輪同時轉(zhuǎn)動。當(dāng)渦輪低速旋轉(zhuǎn)時，從渦輪中流出的工作液向后流動，沖擊導(dǎo)輪葉片。由于單向離合器的作用，導(dǎo)輪的向后轉(zhuǎn)動被限制，所以導(dǎo)輪對離開渦輪的工作液產(chǎn)生阻力，致使工作液改變方向沖擊泵輪葉片的背面，促進(jìn)泵輪旋轉(zhuǎn)，起到了增矩的作用。即滿足式（2.1）：（2-1）式中：MT：渦輪轉(zhuǎn)矩；MP：泵輪轉(zhuǎn)矩；MG：導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩特別是當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速越低，增矩作用就越明顯。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速逐漸升高時，工作液是直接流回泵輪，不再對導(dǎo)輪產(chǎn)生沖擊，因此液力變矩器失去了增矩作用，而當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加時，工作液開始對導(dǎo)輪葉片背面產(chǎn)生沖擊，推動導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)，于是整個液力變矩器一起轉(zhuǎn)動，傳動比接近1。而對于現(xiàn)代自動變速器來說，為了能夠減少液力傳動帶來的能量損失，通常在渦輪與液力變矩器殼體之間加裝鎖止離合器，在車速較高時，隨著渦輪轉(zhuǎn)速逐漸增大到與泵輪轉(zhuǎn)速相等時，液力變矩器開啟的相應(yīng)電磁閥，將壓力油導(dǎo)入，使鎖止離合器與液力變矩器殼體剛性地連接在一起，由液力傳動轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械傳動，進(jìn)而提高了動力的傳遞效率。圖2.2所示為鎖止離合器分離與接合時工作狀態(tài)的示意圖。圖2.2鎖止離合器工作狀態(tài)示意圖2.2換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)前文已提及，通過對行星齒輪機(jī)構(gòu)行星排的基本獨立元件采取不同方式的約束，即可形成不同的傳動方式從而改變行星排的傳動比，使得自動變速器獲得不同的擋位。換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用就是根據(jù)換擋需要對行星排各獨立元件進(jìn)行約束。換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)由離合器、制動器和單向離合器組成。離合器用以連接自動變速器輸入軸與行星齒輪機(jī)構(gòu)的某一構(gòu)件或是行星齒輪機(jī)構(gòu)中某兩個獨立元件，從而使兩者同步運動。當(dāng)離合器閉合時，動力就開始進(jìn)行傳遞，而當(dāng)離合器分離時，動力就會中斷。制動器用以連接變速器殼體和行星機(jī)構(gòu)的某一換擋元件，從而限制該構(gòu)件的運動。當(dāng)制動器閉合時，與此相連構(gòu)件的轉(zhuǎn)動將被阻止，當(dāng)制動器分離時，與其相連的構(gòu)件將不受約束。單向離合器用以連接行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某兩個構(gòu)件的換擋元件，從而限制一元件相對于另一元件在特定方向運動。當(dāng)單向離合器接合時，與此相連的某兩個構(gòu)件在某一方向上的運動被限制，當(dāng)單向離合器分開時，與此相連的兩個元件則不存在任何約束。2.3液壓控制系統(tǒng)自動變速器在運轉(zhuǎn)的過程中，各液壓系統(tǒng)控制閥體依靠油泵為其提供合適壓力的液壓油?？刂崎y起到了油路通道的“開關(guān)”作用，其移動使油路接通或切斷，使得液壓缸內(nèi)活塞在液壓油的作用下做出相應(yīng)動作，進(jìn)而保證換擋執(zhí)行元件能夠正常工作，達(dá)到自動換擋的目的。典型的自動變速器液壓控制系統(tǒng)工作原理如圖2.3所示。圖2.3自動變速器液壓控制系統(tǒng)工作原理1.油泵：油泵是液壓系統(tǒng)的動力源，其作用是為自動變速器提供必要流量和一定壓力的液壓油。油泵的工作狀況很大程度上決定了自動變速器及其內(nèi)部零部件的工作性能及使用壽命。油泵通常安裝在變矩器的后端由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動。自動變速器中常見的油泵有齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵和葉片泵。圖2.4所示為內(nèi)嚙合齒輪泵的基本結(jié)構(gòu)。圖2.4內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)示意圖2.主油路調(diào)壓閥由于油泵由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動，因此經(jīng)油泵泵出液壓油的壓力與油量很大程度上取決于發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)狀況。發(fā)動機(jī)在怠速工況和在發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速差很大，從而使得油泵泵油量和壓力變化很大。因此在主油路中設(shè)置調(diào)壓閥，其作用就是根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況對油泵輸出的液壓油的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證進(jìn)入主油路的液壓油能夠滿足自動變速器對油壓的要求。圖2.5所示即為主油路調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.5主油路調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖3.換擋信號裝置換擋信號裝置主要包括節(jié)氣門閥和速控閥兩部分。節(jié)氣門閥由加速踏板控制，其作用是產(chǎn)生隨節(jié)氣門開度而變化的油液壓力，該壓力值的大小也被用作自動換擋的信號。根據(jù)操縱方式的不同，又可將節(jié)氣門閥分為拉索式和真空式兩種；速控閥的作用是通過輸出一個與車速相關(guān)的油壓信號來進(jìn)行換擋控制。圖2.6所示為速控閥的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.6速控閥結(jié)構(gòu)示意圖3.故障分析與排除一輛裝備F22B4型發(fā)動機(jī)、MPOA自動變速器的大眾速騰2.2L轎車，行駛里程350000km。該車在行駛過程中D4擋指示燈不亮(正常情況下應(yīng)該亮)，并且自動變速器在換擋時出現(xiàn)較大沖擊現(xiàn)象。3.1故障檢查與診斷接車后先對故障現(xiàn)象進(jìn)行分析。由于該車在行駛過程中儀表盤上的D4擋位指示燈不亮，說明自動變速器控制系統(tǒng)電路有故障，造成故障的原因可能有3種:一是組合儀表中D4擋位指示燈的燈泡燒壞;二是組合儀表中的自動變速器擋位顯示電路有故障;三是自動變速器控制TCM損壞。因為D4擋位指示燈是受儀表顯示電路及自動變速器控制TCM兩者共同控制的。而產(chǎn)生換檔沖擊的主要原因可能有:發(fā)動機(jī)怠速過高、主油路壓力過高、換擋執(zhí)行元件磨損嚴(yán)重、換擋電磁閥有故障、自動變速器控制單元有故障。根據(jù)這些可能產(chǎn)生故障的原因，本著排除自動變速器故障“從簡單到復(fù)雜、從外部到內(nèi)部”的原則，進(jìn)行以下檢查。a.打開點火開關(guān)，把變速桿分別掛入P,R,N,D4,D3,2和1各個擋位，看到儀表盤上的擋位指示燈除D4擋位指示燈不亮之外，其余各擋位指示燈都亮。b.對變速器進(jìn)行失速試驗，其發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為2400r/min，符合標(biāo)準(zhǔn)(注意每次試驗不超過5s)，說明換擋執(zhí)行元件正常。c.檢查自動變速器的液壓油:油而高度正常，并且油質(zhì)較好;測量主油路壓力:松開油壓測試螺絲，接上油壓表，發(fā)動機(jī)在轉(zhuǎn)速2000r/min時，各擋的油壓都在0.80MPa以上，符合要求;放出自動變速器液壓油，拆下油底殼，發(fā)現(xiàn)油底殼內(nèi)有少許雜質(zhì)，油泵的吸油濾網(wǎng)有少許堵塞，把吸油濾網(wǎng)及油底殼清洗干凈后裝復(fù)并加足自動變速器液壓油。d.從儀表盤右側(cè)雜物箱的右下角取出一個雙線故障檢查自診斷插接器，用導(dǎo)線跨接自診斷插接器的兩端子，打開點火開關(guān)，約55后儀表盤上的CheckEngine警告燈顯示正常代碼，而D4擋位指示燈仍然不亮，說明發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)工作正常，故障的原因可能是自動變速器控制系統(tǒng)電路有故障。e.拆下組合儀表，取下D4擋位指示燈燈泡，用兩根導(dǎo)線把燈泡接到12V電源上，燈泡亮，說明燈泡是好的，可能是擋位顯示器有故障，或者是從組合儀表到自動變速器控制TCM之間的連接導(dǎo)線及自動變速器控制TCM有故障。f.全而檢查自動變速器的控制電路(MPOA自動變速器控制電路如圖3-1所示)及控制TCM:從儀表盤上拆下組合儀表，取下線束插頭;從自動變速器上拆下空擋起動開關(guān)的線束插頭;從駕駛室右前座儀表盤下方的底板上拆下發(fā)動機(jī)控制ECM及自動變速器控制TCM(發(fā)動機(jī)控制ECM的零件編號:ENGINECONTROLMODULEECM37820-POC—Y02;自動變速器控制TCM的零件編號為:TRANSAXLECONTROLMODULETCM28100—PHO-902)。圖1大眾速騰轎車MPOA型自動變速器控制電路g.用萬用表檢查從組合儀表線束插頭各端子上的導(dǎo)線及自動變速器空擋起動開關(guān)線束插頭上各端子的導(dǎo)線到自動變速器控制TCM線束插頭上相應(yīng)端子導(dǎo)線的導(dǎo)通情況，發(fā)現(xiàn)了以下兩處線路故障:從空擋起動開關(guān)線束插頭上D4端子到自動變速器控制TCM線束插頭上A17(ATP-D4)號端子之間的導(dǎo)線不導(dǎo)通(斷路);從組合儀表(自動變速器擋位顯示電路)線束插頭上DIND端子到自動變速器控制TCM線束插頭上A8端子之間的導(dǎo)線因絕緣層破損而對地短路。h.用萬用表檢查上述兩根導(dǎo)線斷路和短路的具體位置，把它們連接并固定好，修復(fù)完畢再用萬用表檢查一次，確認(rèn)連接可靠為ih:。插上發(fā)動機(jī)控制ECM及自動變速器控制TCM的線束插頭，插上組合儀表及其他附件的線束插頭，打開點火開關(guān)，這時儀表盤上的D4擋位指示燈亮但是不斷地閃爍，表明自動變速器控制系統(tǒng)仍有故障。i.用導(dǎo)線跨接故障自診斷插接器的兩端子(圖3-2)，打開點火開關(guān)，儀表盤上的D4擋位指示燈常亮而不閃爍，不能輸出故障碼;取下跨接線以后D4擋位指示燈又開始不停地閃爍，這就說明自動變速器控制TCM的故障自診斷功能已經(jīng)失效。圖2故障碼的讀取示意3.2故障排除上述檢查說明自動變速器控制TCM有故障。拆下自動變速器控制TCM及TCM兩邊的蓋板后，發(fā)現(xiàn)TCM集成電路板上的許多電子元件及電路板因被水浸泡后而腐蝕，自動變速器控制TCM已不可修復(fù)。因為發(fā)動機(jī)控制ECM與自動變速器控制TCM安裝于同一位置，因此，考慮到發(fā)動機(jī)控制ECM也有可能進(jìn)水，應(yīng)對發(fā)動機(jī)控制ECM進(jìn)行檢查。拆開發(fā)動機(jī)控制ECM兩邊的蓋板，發(fā)現(xiàn)里而也有被水浸蝕過的痕跡，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)除有少數(shù)部位有輕微的銹蝕以外沒有大的問題。另外，發(fā)動機(jī)工作很正常也說明發(fā)動機(jī)控制ECM是好的。用稀鹽酸除去ECM中的鐵銹，用酒精清洗干凈，晾干后涂上電機(jī)絕緣漆并用白熾燈烘干，最后組裝好發(fā)動機(jī)控制ECM。更換一個新的自動變速器控制ECM，把發(fā)動機(jī)控制ECM及自動變速器控制TCM固定好，插上所有的線束插頭，裝好組合儀表及其他相關(guān)附件及裝飾件之后，打開點火開關(guān)，儀表盤上的CheckEngine警告燈亮;把變速桿分別掛入P,R,N,D4,D3,2,1各擋位，各擋位的指示燈都亮，儀表盤上的自動變速器擋位顯示也恢復(fù)正常。檢修完畢以后，關(guān)閉點火開關(guān)，拆下蓄電池的負(fù)極電纜約30s后裝上，清除可能儲存在發(fā)動機(jī)控制ECM及自動變速器控制ECM中的故障碼。清除完畢，打開點火開關(guān)，儀表盤上的CheckEngine警告燈亮，起動發(fā)動機(jī)后自動熄滅。進(jìn)行道路試車:起動發(fā)動機(jī)，把變速桿投入D4擋位置，汽車起步并逐漸加速，汽車在行駛過程中可以感覺到自動變速器的擋位變換十分平穩(wěn)，無任何沖擊，自動變速器控制TCM對自動變速器的換擋控制已完全恢復(fù)正常。試車完畢以后再利用故障自診斷系統(tǒng)調(diào)取故障碼，結(jié)果儀表盤上的CheckEngine警告燈及D4