基于臺架試驗的汽車自動變速器故障診斷分析方法研究＊

董鑄榮 楊 臻 郭進國

（1.深圳職業技術學院；2.北京交通大學；3.邢臺職業技術學院）

1 前言

汽車自動變速器結構和工作原理非常復雜，因此無論是機械結構件的微小損壞，還是液壓或電子控制系統任何形式的故障，均將影響自動變速器的正常工作。另一方面，由于自動變速器不易拆檢，給故障診斷和排除造成很大困難。所以當自動變速器出現故障時，應充分利用自動變速器試驗臺架的各種試驗手段，遵循由簡到繁、由易到難的檢查維修原則，對自動變速器進行不解體的試驗檢測，這樣可以避免變速器損壞，降低維修成本，縮短維修時間[1～3]。本文利用自主研發的自動變速器綜合試驗臺[4～6]對一款5HP－19型自動變速器進行了試驗，并在分析自動變速器結構及各元件功能的基礎上，將試驗結果進行合理邏輯組合，對獲得的故障信息進行了邏輯分析，最終將故障源限定在最小的范圍之內。

2 5HP-19型自動變速器簡介

2.1 5HP-19型自動變速器的基本參數

奧迪汽車系列配用了ZF公司多款自動變速器，其中5HP－19型自動變速器大量配備在奧迪A6、A4和帕薩特B5等汽車上。5HP－19的含義：5—5速，H—液壓，P—行星齒輪變速機構，19—傳動比參數（表1）。5HP－19自動變速器是電控手動/自動一體5速自動變速器，液力變矩器鎖止離合器可在3、4、5擋時接合，以提高傳動效率。

表1 5HP-19自動變速器傳動比參數

2.2 動力傳遞路線

5HP－19型自動變速器動力傳遞路線如圖1所示。圖中，離合器A、B、E用于拉維納行星齒輪系，其中，A用于將動力傳給后太陽輪，B用于將動力傳給前太陽輪，E用于將動力傳給行星架；制動器C用于固定前太陽輪，制動器D用于固定拉維納齒系行星架；單向離合器Ff用于阻止拉維納行星架的逆時針轉動；離合器F用于連接拉維納行星齒輪系齒圈和單級行星排齒圈；制動器G用于固定單級行星排的太陽輪。

2.3 電磁閥與執行元件工作表

電磁閥與執行元件工作見表2所列。

表2 5HP-19自動變速器電磁閥與執行元件工作表

3 基于臺架的性能試驗

3.1 全自動性能試驗程序流程

針對5HP－19型自動變速器性能試驗的全自動測試軟件程序流程如圖2所示。在試驗過程中，軟件后臺同時記錄了輸入輸出轉速、電磁閥工作狀態、油壓、油液流量等各項數據變化。通過對獲取的試驗數據和曲線進行分析，判斷 “液力變矩器鎖止控制、各擋的升降擋控制、換擋品質、前進位高擋工作情況、油壓及其流量”等狀況，再根據維修人員的知識和經驗，就可以準確判斷自動變速器性能和故障部位。

3.2 案例分析

針對一款5HP－19型自動變速器進行了臺架全自動性能試驗，所得部分試驗結果如圖3和表3所示。

表3 變速器全自動性能試驗結果

3.2.1 速度分析

從表1和表3可以看出，測試的傳動比與標準傳動比吻合，說明各擋換擋電磁閥MV1、MV2、MV3無故障；2、3、4、5擋在液力變矩器鎖止時，輸出速度提高，說明控制液力變矩器鎖止和分離電磁閥工作正常的。

3.2.2 油液分析

5HP－19型自動變速器提供的油液測試口位于進入液力變矩器的油道，通過測試該處的油壓和流量，可以診斷變矩器是否能正常工作，鎖止離合器是否鎖止等。表3中記錄了EDS4通斷前、后的油壓和流量變化數據，對照標準數據可以看出液力變矩器的工況良好。

3.2.3 異常現象

從圖3可以看出，D2→D3時輸出轉速突然降低，然后再升高，存在換擋沖擊的現象，D3→D4也存在同樣異常情況。通過查表2可知，2擋時執行元件A、C、G處于工作狀態，當3擋時處于工作狀態的執行元件是A、C、F，即從2擋升為3擋，執行元件G切換為F；同樣，3擋時執行元件A、C、F處于工作狀態，當4擋時處于工作狀態的執行元件是A、E、F，即從3擋升為4擋，執行元件C切換為E。

根據自動變速器工作原理，再從2擋升為3擋時，離合器F先接合，再脫掉離合器G。如果自動變速器在換擋時應該接合的離合器或制動器沒有接合，而呈脫離狀態時，該瞬間輸出軸就處于自由狀態，由于受到機械摩擦、負載等因素的影響，輸出軸就會降速。降速程度與輸出軸慣性及負載大小有關，即慣性越大降速越小，負載越大降速也越大，反之亦然。

同理，從3擋升為4擋時，如果離合器E還沒有接合，離合器C就脫離了，就會產生輸出軸轉速突然降低的情況。

離合器F、E未能正常及時接合的原因可能是：

a.F和E離合器摩擦表面磨損過大，造成間隙過大或摩擦因數減小，使它們接合滯后；

b.控制執行元件協調工作的壓力閥調節電磁閥 EDS1、EDS2、EDS3 有故障；

c. 為F、E離合器提供油液的油道、節流孔不通暢而供油滯后。

3.3 變速器維修及維修后性能試驗結果

由上述試驗結果分析，可把故障定位到壓力調節電磁閥 EDS1、EDS2、EDS3和離合器 F、E 上。拆卸該自動變速器，檢查發現電磁閥EDS1、EDS2和EDS3這3個電磁閥的閥芯位置各不一樣，其原因是閥芯彈簧損壞，彈簧長度不符合規定要求；同時檢查離合器F、制動器G摩擦片時發現，部分摩擦片也有中度的磨損，應更換。

更換電磁閥和摩擦片后，清洗油路板，裝配變速器，再進行全自動性能試驗，結果如圖4所示。將圖4與圖3對比可知，D2→D3、D3→D4升擋速度劇烈跳動現象已不存在，變速器故障已經排除。

4 結束語

采用計算機測控技術，設計合理的試驗程序流程，可以獲取較為完整的試驗數據，這些試驗數據是故障診斷分析的基礎。對試驗數據進行深入分析，結合每種自動變速器的結構和元件功能，能夠較為準確地判斷出故障部位。在此基礎上還可以繼續深入研究，即根據每種類型的變速器技術參數，設定明確的定量評價指標，以提高故障診斷方法的合理性及應用范圍。

1 賀萍.汽車自動變速器綜合性能檢測臺架試驗項目的國內外現狀與研究.實驗室研究與探索，2007，26 （12）：24～26.

2 徐支華.電控自動變速器換擋沖擊的故障診斷.機電工程技術，2009，38（1）：106～108.

3 顧磊，田晉躍.自動變速器臺架試驗方法綜述.交通標準化，2007（4）：57～59.

4 董鑄榮，賀萍.SZPT－ATTE－1型汽車自動變速器檢測臺的研制.實驗室研究與探索，2007，26（10）：24～26.

5 董鑄榮，賀萍.汽車自動變速器綜合性能臺架試驗項目設計.汽車技術，2007（7）：31～33.

6 賀萍.汽車自動變速器檢修實訓室方案.實驗室研究與探索，2008，27（8）：155～157.