變矩器鎖止離合器故障分析(上)

◆文/遼寧　陳兆俊

隨著電子技術和自動控制技術的發展，汽車自動變速技術已經越來越成熟。為了提高傳動效率，改善經濟性能，轎車用自動變速器普遍采用了帶鎖止離合器的液力變矩器，并進行電子控制以保持其換擋的平順性。帶鎖止離合器的液力變矩器克服了液力變矩器輸出軸與輸入軸之間存在滑動而使液力變矩器傳動效率降低的缺點。

陳兆俊

(本刊編委會委員)

1992年參加工作，一直從事汽車檢測與維修工作，熟悉汽車底盤維護、發動機維修及電控系統的檢測等汽車檢測維修及改裝工作。在日系車型的電控燃油噴射發動機、電控自動變速器、ABS、電子/空氣懸掛系統、安全氣囊控制系統等諸方面有較多的探究和實戰的經驗。2008年至今于大連職業技術學院汽車工程技術系任教，副教授，主要講授汽車檢測維修技術方面的專業課程。

在汽車使用的過程中由于維護保養不及時或部件磨損老化等原因，變矩器鎖止離合器也會出現故障，并影響汽車正常行駛功能。由于鎖止離合器裝于變矩器的殼體內不可分解，對其進行故障檢測比較困難。本文主要對變矩器及其鎖止離合器的結構及工作原理進行了簡單介紹，通過典型案例分析講解變矩器鎖止離合器的常見故障及檢修方法。

一、液力變矩器

典型的汽車自動變速器液力變矩器由封裝在變矩器殼體中的泵輪、渦輪和導輪三個主要部件組成，也稱之為三元件式綜合式液力變矩器如圖1所示。

泵輪與發動機曲軸相連接，泵輪作為主動件將輸入的機械能轉變為自動變速器油的能量，使油液的動量矩增加，其作用類似離心泵的葉輪，所以稱其為泵輪。渦輪與自動變速器中的行星齒輪變速器輸入軸相聯接，作為從動元件將自動變速器油的能量轉變為機械能輸出，渦輪因其使油液的動量矩減小，作用類似于水渦輪，故被稱為渦輪。

主動件泵輪與從動件渦輪之間并無機械聯接或傳動，而且裝合后兩者的端面相對，中間留有一定的間隙，其值約為3～4mm。工作時通過自泵輪循環流入渦輪的自動變速器油的偶合作用，實現主動件與從動件之間的傳動任務如圖2所示。

導輪通過單向離合器安裝在與變速器殼體相連的支承軸管上，導輪不轉動時變速器殼體的反作用扭矩通過它作用于自動變速器油，使油液的動量矩改變。換言之，導輪在液力變矩器中起導向作用，使自渦輪流出的油液改變方向后流向泵輪形成液體循環，所以稱其為導輪。導輪是液力變矩器中起到增加扭矩作用的部件(圖3)。

2.液力變矩器的作用

曾有一種說法，“自動變速器(AT)上的液力變矩器相當于手動變速器(MT)上的離合器，起到動力連接和中斷的作用。”其實這種說法是錯誤的。AT與發動機曲軸是直接連接的，只要發動機曲軸轉動，液力變矩器便開始轉動，對于動力的連接和中斷，仍由變速器內部的離合器來完成。液力變矩器唯一與MT離合器相似的地方，也就是液力變矩器“軟連接”的特性，與MT離合器的“半聯動”工況相近。液力變矩器的作用歸納起來主要包括如下方面。

(1)自動無級變矩、變速：液力變矩器的渦輪扭矩，能隨著汽車行駛中負荷扭矩的增大而自動增大，同時渦輪轉速自動降低；而當負荷扭矩減小時，渦輪扭矩隨之自動減小，同時渦輪轉速自動升高。

(2)自動離合：液力變矩器可借助于傳遞或不傳遞發動機發出的扭矩至變速器，起自動離合器的作用，從而在使用自動變速器的汽車上，取消了傳統的螺旋彈簧式或膜片彈簧式離合器，大大減輕了駕駛員的負擔。

(3)減振隔振：由于液力變矩器是通過液力作用進行偶合傳動的裝置，主、從動件之間無直接的機械傳動關系，所以能通過自動變速器油的阻尼作用，減小發動機的扭振，并隔離這種扭轉振動向底盤傳動系統的傳遞，從而提高汽車發動機和底盤傳動系統的使用壽命。

(4)使發動機轉動平穩：由于工作時內部充滿自動變速器油液的液力變矩器具有較大的轉動質量，可以替代傳統的慣性飛輪起到發動機轉動平穩的作用。

(5)過載保護：當汽車行駛工況突然變化，出現過負荷時使用液力變矩器，可以對發動機起保護作用。

(6)發動機制動：在汽車下長坡行駛時可以通過液力變矩器的偶合傳動，利用發動機的泵氣損失來進行制動。

3.液力變矩器性能與工作特點

液力變矩器性能曲線如圖4所示。汽車行駛過程中變矩器的組成部件工作狀態也各不相同。

(1)汽車停車、發動機怠速運轉：發動機怠速運轉時發動機由泵輪輸入的扭矩較小。踩住制動踏板使車輛處于停止狀態，渦輪也隨之停止轉動，渦輪上的負載較大。此時渦輪與泵輪的速度比為零，扭矩比為最大值，這一位置也稱為變矩器的失速點(如圖4中所示的失速點)。渦輪雖然獲得增幅最大扭矩，但還是遠小于其負載。變矩器中能量轉換過程是由機械能轉換為熱能致使變矩器油溫升高較快。

(2)汽車起動：松開制動踏板，渦輪的負載減小，繼續踩下加速踏板，發動機由泵輪輸入的扭矩增大，渦輪獲得增幅最大發動機的扭矩克服行駛阻力，汽車開始啟動。此時渦輪與泵輪的速度比逐漸增大，扭矩比逐漸減小。

(3)汽車以低速行駛：汽車速度增加時渦輪的轉速很快接近泵輪的轉速。渦輪的變矩比隨著速度比的增加而降低。當速度比為0.8時其變矩比大致為1。該點也稱為變矩器的偶合點(如圖4中所示的偶合點)。這是因為當渦輪與泵輪的速度比超過0.8時，流體就會沖到導輪的背面，單向離合器允許導輪和泵輪以相同的方向轉動，不再起到改變油液方向的作用如圖3所示，此時變矩器的作用相當于偶合器。

(4)汽車以中速或高速恒定行駛：液力變矩器僅以液力偶合器的作用。渦輪幾乎與泵輪相同的轉速轉動。汽車在正常行駛狀態下，2～3秒液力變矩器就可以達到偶合點，但如果是重負荷狀態，即使汽車以中速或高速行駛，液力變矩器也可以回到變矩區工作。由圖4中可以看出，變矩器的傳動效率在失速點為0，速度比增加，變矩比降低，傳動效率相應提高，當速度比為0.6時傳動效率達到最高；速度較為穩定時速度比進一步上升，變矩比接近1，但此時傳動效率下降。在偶合區速度比會直線上升，傳動效率上升到100%附近，但永遠達不到100%。這是因為變矩器要靠流體的流動傳遞動力，如果泵和渦輪沒有轉速差，就不會產生流體的流動，動力也就無法繼續傳遞。(未完待續)