汽车自动变速器

汽车自动变速器原理与维修前言自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种发展方向。随着装备自动变速器的车辆增加，以及国产车型中装备的自动变速器的牢辆进入维修阶段，大量的自动变速器维修业务迫使汽车维修企业不断提高自动变速器维修技术。由于自动变速器是集机械、液压、电子技术于一体的产物，其结构复杂，原理难懂，装配工艺要求较高。本书介绍了自动变速器的结构及工作原理，并对其现状及发展趋势进行了阐述；然后对于自动变速器的结构原理及常见典型故障进行了分析。模块一自动变速器概述1.1认识自动变速器1.1.1自动变速器的优点自动变速器与传统手动变速器相比具有以下优点：①自动变速器可消除职业和非职业驾驶员操作技能上的差异。②电子控制技术的快速发展，促使自动变速器燃油经济性明显改善。③减轻驾驶员操作时的劳动强度，提高行驶安全性。④自动变速器可以降低发动机排放的污染。1.1.2自动变速器的应用自动变速器在国产轿车上的应用如图1-1所示图1-1自动变速器在国产轿车上的应用三、自动变速器的发展的历程1926年别克汽车第一次将液力偶合器和手动变速器装在一起。尽管不是自动变速器，但偶合器的优点已经显出来。变速器在前进档上，发动机也可以怠速运转。1940年美国奥兹莫比尔汽车上装上了第一台现代意义的自动变速器。这是一种槽置式的串联式行星齿轮机构的液压控制变速器，20世纪50年代起美国三大汽车公司都已经开始批量生产自动变速器。1968年法国雷诺第一次在自动变速器上使用了电器元件。1982年丰田公司生产出第一台由微机控制的电控自动变速器，它家就是装配在四缸佳美上的A—140E自动变速器。1984年美国奥兹莫尔汽车上装上了THM440—T4美国的第一台电子控制的自动变速器，到20世纪80年代末美国三大公司都分别推出了两种以上的电子控制自动变速器。1992年以前生产的电子控制自动变速器的执行器——电磁阀最多的也只有两个，一个负责变矩器锁止，一个负责D位上四挡的升降，在这一阶段电子控制还处于辅助阶段。1992年至1994年是电子控制变速器飞速发展的阶段。电磁阀特别是换挡电磁阀数量的增加，使得换挡电磁阀已经完全取消了节气门油压和速度油压对D位升挡的控制。经济模式、运动模式、雪地驾驶模式这些控制模式的出现使汽车的驾驶随心所欲。四、自动变速器的发展趋势自动变速器装置均出现了电子化的趋势：(1)电子控制全域锁止离合器(2)适合于整车驱动系统的电子控制智能型自动变速器：智能型的电子控制自动变速器的电子系统可以在汽车行驶过程中，对汽车的运行参数进行控制，合理地选择换档点，而且在换档过程中对恶化的参数进行修正。如：摩擦片的摩擦系数、油的粘度、车辆的负荷变化等。同时具有自动诊断系统，可以将汽车运行中的故障记录下来，便于维护。日本丰田凌志牌高级轿车应用了智能型发动机一变速器综合控制系统。该系统利用计算机控制系统进行综合控制。在变速时，使发动机扭矩临时降低，与此同时，控制离合器油压，使变速平稳。在离合器油压控制中，检测与预计最优化值的偏差，并利用新开发的线性电磁阀进行修正反馈控制。(3)电子控制无级变速器(ECVT)(4)自动预选式换档系统：近来采埃孚公司又开发了一种自动预选式换档系统，它可以使驾驶员体会到驾驶车辆的快感，又不需要紧张费力的操作。这种自动预选式换档装置，是全自动换档系统的基础，它的性能包括：电子控制自动选档，换档时刻由驾驶员确定：驾驶员不需要手操作换档。主动和被动保护装置；诊断屏幕实现系统监督。（5）小型化：减轻重量、缩短动力传递路线，能使汽车节油，自动变速器的小型化正起着这种作用。典型自动变速器的结构如图1-2所示。图1-2典型自动变速器的结构1.1.3自动变速器的类型与分类一、自动变速器的类型1.液力传动AT：应用较多2.液压传动AT：油泵产生有油压→液压马达→驱动车轮3.电力传动AT：发动机发电→电动机→驱动车轮4.有级式机械传动AT（AMT）：自动离合器、齿轮式机械变速器、电子控制系统、能够自动变速，且传动效率高、价格低，应用不普遍，但潜在意义大。5.无级式机械传动AT（CVT）：实现传动比的连续变化，节油、操纵简便、行使舒适；AudiA6、HondaFit上采用。二、自动变速器的分类1、按汽车驱动方式分：后驱自动变速器、前驱动自动变速器（驱动轿），其外形特点及车上布局如图1-3~1-7所示。图1-3前驱自动变速器外形特点图1-4奥迪A3前轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置图1-5后驱自动变速器外形特点图1-6宝马750i后轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置图1-7沃尔沃S80四轮驱动的自动变速器布置形式和安装位置2、按前进档位数分：3速、4速、5速、6速等（例如：宝马7系或奥迪A8装配的ZF产的ZF6H26）3、按传动机构的类型分：行星齿轮式，平行轴式。4、变矩器类型分：有锁止离合器、无锁止离合器（单级三元件综合式液力变扭器）5、按控制方式分：液控式，电控式（手自一体）。6、按变速方式分：有级变速器、无级变速器。1.1.4自动变速器的控制原理汽车自动变速器过去采用的是液压换挡控制方式，现在已经淘汰不用。1998年以后采用的电控液压复合控制方式现在已成为换挡控制方式的主流。所谓电控液动控制方式，指的是利用小能量、小流量的电磁阀，控制大流量、大能量的液压滑阀，使各档的制动器B和离合器C转换，完成齿轮改组换挡任务，即“液压继动”控制。电控液动自动变速器原理如图1-8所示。图1-8电控液动自动变速器原理图模块二自动变速器的使用与保养2.1自动变速器的型号一种自动变速器可能被用在多个公司的不同款式的汽车上，而同一种车型根据其使用的地区和用途不同，也可能装备不同型号的自动变速器。如果对自动变速器的型号不了解，在维修中就会对故障分析、资料查找、零配件的采购造成困难。目前有很多维修人员对自动变速器的型号不够熟悉、不够重视，以至于在维修中出现了很多问题。在进行任何维修工作前，都应先确认所维修的自动变速器型号，以便于查询到正确的维修数据，保证正确的诊断和维修、拆卸和安装工序，使用正确的零部件。一种型号的变速器，可能供多种型号的汽车使用。不同车型上所用的自动变速器基本结构相同，但可能在装配孔、离合器和制动器片数量等方面稍有差别，维修数据和零部件可以参照使用。下面介绍一下自动变速器的型号含义，然后对目前常见自动变速器的主要识别方法进行简要介绍。识别变速器型号的常用方法有根据标牌确定或根据车型确定两种。一、根据标牌确定变速器型号确定变速器型号最常用的方法是根据变速器标牌来识别。标牌上通常标有变速器代码、生产日期、制造厂商等信息。图2-1所示为上海别克轿车使用的自动变速驱动桥标牌。图2-14T65E变速驱动桥金属标牌（儒略日期为天文计算用的计时制度）标牌位于变速驱动桥后部，其上面标出了变速驱动桥代码、日期、年型和制造厂商等信息。图2-2所示为ZF4HP-18变速驱动桥标牌。图2-2ZF4HP-18变速驱动桥标牌二、根据车型确定变速器利用相关资料中提供的车型与变速器型号对照表查找并准确判断变速器型号。1．丰田A-140E第一个字母A—自动变速器。第一位数字：1、2、5表示前轮驱动，3、4表示后轮驱动。第二位数字：3一三速前进档；4一四速前进档。第三位数字：0一产品序列。最后一个字母：E一电子控制变速器；H一四轮驱动。2．通用4L80-E第一个数字：4一四速前进档。第一个字母：L一纵向安装(后轮驱动、四轮驱动)；T一横向安装(前轮驱动)。字母后的数字：80一产品系列。最后一个字母：E一电子控制变速器。3．宝马4HP24EH第一组数字：4一四速前进档。第一个字母：H一液压类型变速器。第二个字母：P一齿轮类型，‘6P’’是行星类齿轮。第二组数字：20或24一额定转矩(变速器)。末字母：E一电控类变速器。末字母：EH一电控一液压类型变速器。4．三菱和现代共用的自动变速器日本三菱汽车公司自动变速器的主导产品是F4A33、W4A32和W4A33，这三个型号的自动变速器在结构上是完全一样的，只是在驱动方式上不一样。F4A33是前轮驱动，而W4A32和W4A33是四轮驱动。韩国现代公司使用KMl75、KMl76和KMl77型自动变速器，实际上就是三菱汽车公司上述三种自动变速器变更了一下型号，其结构是完全一样的。三菱汽车公司的这些自动变速器同样还适应于美国克莱斯勒公司的某些车型上。二、根据车型确定变速器2.2自动变速器各档位标识及使用如图2-3所示，自动变速器操纵机构包括：1-操纵手柄、2-档位（一般设有P、R、N、D、S、L各档位）、3-超速档开关或保持开关、4-锁止按钮图2-3变速档位•自动变速器操纵手柄的档位：•P档（停车档）：变速器输入轴与输出轴分离，其输出轴被锁止机构锁住，汽车不能移动；应特别注意，汽车在运动中不能挂入P档，若误操作会损坏机件，故特设有锁止按钮，驾驶人员应在汽车停稳后，按下锁止按钮4后方可挂入P档；•R档（倒车档）：变速器输入轴与输出轴旋向相反，是倒车专用档；挂倒档也需在汽车停稳后，按下锁止按钮方可挂入；、•N档（空档）：变速器输入、输出轴脱离联系，变速器齿轮可自由转动，并且输入轴及输出轴均可自由转动，对汽车无锁止功能；•D档（前进档）：在通常情况下运行均使用D档，变速器可根据汽车工况自动加、减档位；对4档车，3档为直接档，4档为超速档，在不需要高速行驶的路段，可通过超速档开关限制变速器自动升入超速档；•S档（前进低速2档）：汽车在直接档及其以下各档行驶，并且发动机在较高转速下工作，以充分发挥汽车的动力性；该档适于爬长坡或在较为恶劣的路况行驶，在该档下，发动机对汽车有制动作用；•L档（前进低速1档）：汽车只在低于直接档的各档位行驶；该档适于陡坡及极端恶劣的路段行驶，发动机可产生较大的牵引力及制动力，对车辆有较强的控制能力；2.3自动变速器的保养•自动变速器的广泛应用，使汽车的动力性、经济性、排放性都得到了不同程度的提高，但自动变速器易出现故障且不易检修。除少数（20—30%）的故障为自然损坏外，而大部分（70—80%）的故障是保养、维护不当造成的。•自动变速器的日常维护和保养主要有：变速器油的检查、更换、各元件的间隙调整、手动连杆机构的检查与调整等。2.3.1检查、更换变速器油•变速器油是变速器工作的根本，变速器在工作过程中许多的故障是由于油布符合标准造成的，其检测有油位和油质两个方面。•一、油位的检查•1、油位的高低对变速器的影响•正常油位：当液力变矩器及各控制油缸充满油液后，油底壳内的工作液液面高度应低于各旋转件的最低位，但要高于阀体的上部。•1）若油位过低，空气渗入油液后正常的油位液压控制阀的油压会降低，使各阀和执行元件工作不正常，同时各离合器、制动器打滑，摩擦片加速磨损。工作液加速氧化，品质恶化同时由于各运动件不能充分润滑会发热而造成元件卡滞。•2）油位过高：各旋转元件都侵泡在油液中，使油液被搅动，产生气泡，导致油压下降产生与油位低时的问题，因各阀体都泡在油中，及各离合器，制动器的泄油口堵塞造成泄油不畅。液面过高会使变速器内部压力过高，高速时加油管处向外窜油，严重时会引起火灾。2.3.1检查、更换变速器油•2、影响油液液面高度的因素：•1）工作液温度：油温高时，工作液膨胀液面升高。油温低时，工作液收缩液面降低，则变速器液面高度的检查要在正常油温下进行。•2）变速器的工作状况：变速器工作时，各执行元件，油道、油腔中充满油液，油位下降。发动机熄火，变速器停止工作，部分油液回流油底壳内液面升高，则液面高度的检查应在工作的时候进行。•3、液面高度的检查方法：•1）预热自动变速器至正常工作温度（70—80ºC）。•2）将换档杆在所有位置上都停留片刻汽车运行一会，让变矩器各执行元件及油道中都充满工作液。•3）将汽车停在水平路面上，保持怠速运转。•4）换档杆位于P位，从加油管内拔出油尺检查液面高度。油尺为双刻度线的，液面应在两刻线之间；油尺为三刻度线或四刻度线的，热车时液面应在“HOT”范围内；冷车时液面应在“COOL”范围内。2.3