某特種汽車自動變速器異常高溫故障分析

梁俊濤

摘要：自動變速器失速試驗，可以用來檢查自動變速器和發動機的整體性能;通過失速試驗找出失速轉速，與標準值進行對比，過高或過低均要分析原因，找出故障所在。通過對故障變速器高溫問題的故障分析，說明當變速器處于失速工況時，變矩器內油液被高速旋轉的泵輪攪動，發動機功率全部轉化為油液的熱量，此時變速器散熱系統無法將油液正常冷卻，造成溫度急劇升高，發生變速器高溫問題。

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.

關鍵詞：自動變速器;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：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2020）20-0127-02

1? 變速器的結構及組成

變速器用于轉變發動機曲軸的轉矩及轉速，以適應汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅動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定車速行駛，而這種低的車速只靠發動機的最低穩定轉速是難以達到的。

自動變速器，由于其能夠根據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地實現換檔操作，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。但自動變速器存在結構復雜、檢驗和維護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變速器，液力自動變速器總成是由液力變矩器、緩速器、行星齒輪機構和液壓系統、電控系統組成，通過液力傳動和齒輪組合的方式來實現變速變扭。其中液力變矩器由泵輪、渦輪和導輪組成，以液力傳動油為工作介質，具有傳遞扭矩、變矩和離合的作用。（圖1）

2? 故障問題

我公司生產的某型號特種汽車在用戶使用變速器取力過程中，出現變速器高溫問題，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;變速器內傳動油液為黃色，有輕微焦糊味，與正常使用的變速箱專用液力傳動油顏色存在明顯差異，如圖2所示。

變速器取力時，通過發動機與變矩器泵輪的機械直連，泵輪轉速與發動機轉速一致。當變速器掛空擋，變矩器渦輪旋轉離合器與變速器后端處未結合，渦輪處于自由狀態。由于泵輪在怠速運轉，渦輪在變矩器內液力傳動油油液傳動作用下，與泵輪基本同轉速轉動，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。當要求取力時，上述取力互鎖策略通過后，取力電磁閥得電，取力指示燈亮，變矩器內液力傳動油通過油道輸送壓力油推動多片式離合器結合，掛合取力。取力掛合成功后為上裝提供動力源。

之后對，故障變速器進行了拆檢發現：

①變速器外部2個溫度傳感器，因變速器高溫融化損壞。

②變矩器局部高溫變藍色，如圖3，拆解后發現閉鎖活塞密封環損壞;（查閱熱處理技術圖解手冊，碳鋼回火色和溫度的關系：藍色300℃左右）根據顏色判斷，變矩器內油溫達到300℃左右。

③變速器內泵輪轉速傳感器、緩速器電磁閥高溫熔化，閥板線束高溫熔化。

3? 問題分析與結論

3.1 油液質量及用量分析

對于汽車自動變速器來說，自動變速器油是必不可少的工作液體，它除了起動力傳遞作用外，還起換檔控制和使執行機構（如離合器、制動器）工作的作用，還擔負著自動變速器內部機件的潤滑、冷卻和清潔等功能。該型特種汽車變速箱用傳動油液為該變速器專用傳動油，通過對故障變速器內油液進行取樣、化驗，及數據對比分析，該油液質量結果滿足該型專用液力機械傳動油的相關指標，可以滿足使用要求。

變速器內傳動油油液加注量過少，會導致變速器內部潤滑及系統散熱效果差，造成變速器發熱;加注量過多，變速器內高速旋轉的零部件因周圍油量太多，旋轉阻力增大，油溫升高使變速器異常發熱。經對油位檢查，油液加注量滿足車輛使用說明書要求。

3.2 變速器冷卻系統分析

該車型變速器冷卻系統原理：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。散熱器是液力傳動油的散熱裝置（發動機頂部的散熱器為風冷散熱，通過發動機風扇吹出空氣進行冷卻），發動機運轉正常，散熱器功能正常。

外部連接管路及散熱器，經現場檢查確認，管路順暢無堵塞。

故障變速器在拆解前進行了臺架試驗，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部冷卻循環系統運行正常，可以排除變速器冷卻系統故障。

3.3 擋位狀態分析

該車型使用說明書規定的變速器取力時，車輛應牌靜止狀態，變速器處于空擋位置，發動機怠速運轉。

取力時，機械動力傳輸路徑順序：發動機動力輸出→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，進行常規性檢查，然后結合故障代碼的提示，進一步明確出現故障的范圍[3]。通過變速器診斷儀讀取變速器TCU數據，發現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行，而且TCU記錄的故障代碼時間與故障問題發生的時間一致;同時分析變速器TCU記錄的溫度數據，發現液力機械傳動油油溫超過155℃后，每7.2S溫升5℃，升溫速度較快。

失速工況即自動變速器中泵輪轉而渦輪不轉，失速的最大值發生在泵輪以最高轉速旋轉而渦輪靜止不動時，這時的泵輪轉速即為發動機轉速。由于失速發生時，發動機所發出的全部能量都轉化為液體的動能，所以液力變矩器中油液的沖擊和溫升相當大。

通過分析，確定該自動變速器異常高溫問題發生時，變速器處于失速工況，即車輛已實施了駐車制動，而變速器異常處于行車擋（D擋），發動機轉速較高運轉時，發動機傳出的動力直接帶動變矩器的泵輪高速運轉，此時渦輪處于靜止狀態，變矩器內的液力傳動油液被高速旋轉的泵輪攪動，發動機輸出的動能全部轉化為液力傳動油的熱能，此時變速器內油液的溫升已超出散熱系統冷卻的能力，造成液力傳動油液溫度急劇升高，發生變速器高溫問題，造成變速器損壞。

4? 結語

對自動變速器中液力變矩器的工作特性來說，除增扭狀態與偶合狀態的分界點，即偶合器工作點之外，還有一個重要的點，這就是失速點?？梢酝ㄟ^將選檔手柄置于“D”位或“R”位時的失速轉速，來檢查自動變速器和發動機的整體性能;通過失速試驗找出失速轉速，與標準值進行對比，過高或過低均要分析原因，找出故障所在[1]。但在進行失速試驗時，一定要注意液力傳動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，在使用自動變速器，尤其是在需要進行變速器取力時，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：

[1]徐安，喬向明.汽車自動變速器結構原理與使用檢修[M].北京：人民交通出版社，2000，9.

[2]馮晉祥，吳際璋.自動變速器結構原理圖冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

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