聊聊汽車自動變速器保養那些事(四)—自動變速器保養的原因

◆文/北京　薛慶文

聊聊汽車自動變速器保養那些事(四)—自動變速器保養的原因

◆文/北京薛慶文

薛慶文

(本刊編委會委員)

北京陸兵汽車技術服務有限公司培訓講師、北京清華大學國家骨干教師培訓基地專家講師、北京理工大學客座教授、全國汽車維修專項技能認證技術支持中心培訓講師及命題專家、國家質檢總局汽車產品缺陷管理中心特聘專家、中國汽車維修技術總監俱樂部發起人、北京天元陸兵汽車科技有限公司總工程師、馬來西亞汽車公會特聘講師、2016年汽車自動變速箱智能養護大賽總策劃兼總裁判長。

(接上期)

我們需要分析自動變速器的使用環境，如果使用環境較差比如灰塵、揚沙等問題，會使變速器內的油液產生油泥(圖15)，過多的油泥會影響油路的暢通，容易堵塞濾清器，同時還會影響到液壓系統的正常工作狀態。

當自動變速器長時間處于較高溫度下，容易讓ATF產生油垢(圖16)，因此也會影響油路的通暢，同時更會影響橡膠密封件的密封性(圖17)，橡膠密封件長時間處在高溫狀態下容易老化，從而影響其密封效果導致液壓系統壓力下降，加劇摩擦元件的損壞。

另外，長時間處于較高溫度環境下的變速器摩擦片(圖18)，其表面容易產生鈾化過程，一旦摩擦片表面形成鈾化過程，那么其在摩擦過程當中的滑膜時間就會變長，不僅油耗損失過多，而且加劇變速器溫度的升高過程。

圖15　變速器油底殼內的油泥

圖16　產生油垢的變速器殼體

圖17　變速器內的橡膠密封件

圖18　變速器摩擦片

其實自動變速器長時間處于高溫影響最大的是ATF的狀態：一是“量”，二是“質”。因為ATF屬于液體，所以它在高溫狀態下容易揮發，在維修教材中我們經常會看到“定期檢查自動變速器油量”，即到一定時間后隨著油液的不斷揮發，變速器油液的標準量受到影響，油量不足會導致齒輪的潤滑不良，同時會影響液壓控制的正常工作，嚴重時會導致變速器打滑燒片、油泵產生異響等情況。為什么新的ATF顏色鮮艷、清澈、透明，而長時間高溫后的ATF就會形成焦糊狀、顏色變為紅褐色或黑色，這主要是ATF的“質”和性能發生了變化，當ATF性能逐漸變差后影響的因素有很多：齒輪的潤滑、閥門的潤滑、密封件的保護以及變速器的溫度等。它們會趨于不良狀態的發展過程，從而使變速器提前損壞進入修理階段。自動變速器就像發動機一樣存在機械元件的運轉和摩擦過程，而且是在ATF的潤滑前提下完成其工作的，因此變速器必須要在合適的時候進行保養作業過程。

5.自動變速器溫度管理

我們在學習自動變速器保養常識中總是強調，ATF在長時間高溫后性能下降及一些參數變化后對變速器的影響。那么ATF在低溫狀態時對變速器各個部件會產生不良影響嗎？答案是肯定的。自動變速器各部件在冷磨損下帶來的傷害也是比較大的，因此我們不能僅僅考慮高溫對變速器部件或壽命的影響，同時也要考慮變速器在低溫狀態時對部件的影響(圖19)。因此目前各個廠家不斷推出關于自動變速器溫度合理管理的技術。

相信大家都有考慮過發動機和自動變速器哪個溫度上升快的問題，當然理論上講同步是最好的。大家都知道發動機在工作中溫度上升過程是很快的，但變速器的升溫過程相對來講要慢于發動機，如何縮短發動機和變速器之間的溫差一直以來都是主機廠工程師們所研究的課題。縮短發動機和變速器之間的溫度，可提高汽車燃油經濟性，減少尾氣排放，同時可延長自動變速器各部件的使用壽命。以前大家可能只關注自動變速器的冷卻控制(防止變速器溫度過高)，而忽略了低溫控制。其實早期針對自動變速器的溫度控制功能就已出現了，它是從軟件和硬件兩個方面來實施的。早期的溫度管理功能與自動變速器的冷卻控制類型關系不大，無論是最早的集成式冷卻系統(與發動機冷卻器集成)還是獨立式冷卻系統(圖20)，均可以通過軟件或硬件的方式來管理變速器的溫度狀態。

圖19　發動機與自動變速器溫度差異的好處

圖20　自動變速器冷卻控制類型

為了讓變速器有一個合理的工作溫度，縮短冷熱差異，讓變速器盡快離開低溫狀態并快速升溫，早些年包括現在也有廠家是通過電控軟件的形式來實現快速升溫功能的，具體來說通過兩種形式：低溫時變速器電腦讓變速器推遲換擋和延遲變扭器鎖止離合器鎖止來實現的，這說明都是通過變速器自身的功能來實現的，換句話說是通過功率損失或費油模式來提升變速器工作溫度的。這樣一來不僅影響環境，而且燃油經濟性變差并對變速器內部機件在冷磨損狀態下傷害較多。

后來在軟件基礎上又增加了硬件的方式來增進這一溫度管理功能，比如在雪鐵龍AL4型變速器系列當中，通過增加使用一個流量控制電磁閥的形式來提升變速器的升溫過程(圖21)。當變速器處于低溫狀態時自動變速器的冷卻循環被停止，油液循環僅在變速器內部完成，也就是通過電磁閥的管理，在低溫狀態時變扭器做功后的ATF不進入冷卻器進行熱交換過程，因此就相當于在給變速器加熱。當變速器溫度逐漸上升后通過電磁閥逐漸打開去往冷卻器的通道，當需要給ATF進行冷卻時電磁閥就會完全打開熱交換通道，變速器進入正常的冷卻循環過程。這樣至少可以加快變速器的升溫過程，同時也可以縮短與發動機溫度的差異，但仍然是通過功率損失的方式來實現這一功能，還存在著環保、油耗以及變速器的冷磨損等問題。

圖21　雪鐵龍AL4變速器的溫度管理

除了在硬件方面使用流量控制電磁閥之外，還有的在冷卻循環管路當中采用節溫器的形式來解決變速器的升溫過程。例如在早期奧迪Q7車型所搭載的09D型6擋自動變速器冷卻循環管路當中，就使用了蠟塊式節溫器進行變速器ATF油液溫度管理 (圖22)。

圖22　奧迪Q7越野車09D型變速器冷卻循環管路

這個節溫器被串聯在變速器至集成式冷卻器來油管和回油管中，其工作原理如圖23所示，當變速器處于低溫狀態時，節溫器蠟塊體積未發生膨脹過程，因此節溫器處于關閉狀態，即來自變扭器做功后的油液經變速器來油管，在節溫器處就被截止不能流入散熱器中，并直接從變速器回油管回到變速器內部，此時相當于變速器循環管路的液壓油并未與冷卻系統形成熱交換過程，也相當于類似發動機低溫狀態的冷卻液小循環過程，因此這一過程就是變速器的ATF加熱過程，如果沒有節溫器，那么變速器低溫狀態的油液提前進入到冷卻器進行循環過程后，直接會影響變速器ATF本身的升溫速度，所以增加使用節溫器的目的就是盡快讓變速器的ATF工作溫度上升至正常工作溫度，并縮短與發動機之間的溫差，使車輛動力總成系統盡快脫離低溫狀態區域。

圖23　節溫器的工作原理

隨著變速器油液溫度的逐漸上升，節溫器內的蠟塊體積開始膨脹，從而開始壓縮彈簧形成位移過程，此時變速器的加熱過程被停止，來自變速器內經變扭器做功后的熱油，通過來油管全部進入冷卻系統，此時變速器真正進入ATF的熱交換過程。停車后變速器溫度再次降低后節溫器被關閉，如果重新啟動車輛變速器還要繼續啟動其加熱模式，這樣就保證了變速器低溫與高溫之間的變化時間被縮短，從而讓變速器在更多的時間內都處在一個合理的溫度下工作。

值得一提的是通過蠟塊式節溫器來進行的變速器加熱過程，其實還是靠變速器本身(變扭器本身的能耗損失)來實現的。當然在電控軟件方面也采取了低溫延遲升擋時間來盡快實現變速器的升溫過程，因為升擋時間被延遲其實就是低速擋位的停留時間變長了，越是低速擋變扭器的功率損失就會越多，損失的功率就變成了熱能。

在早期奧迪A8轎車V8 TDI柴油電控發動機所搭載使用的09E型6擋變速器當中，也應用了熱管理功能。它在獨立冷卻器管路中使用了一個電子旋轉閥，通過這個電子旋轉閥來為變速器油液進行冷卻管理(圖24)，其工作原理如圖25所示，當變速器處于低溫狀態時，變速器ATF不需要冷卻而需要一個加熱過程。此時電子旋轉閥上的N82電磁閥沒有被電腦激活，因此旋轉閥就會處于關閉狀態，所以發動機冷卻液不會流入到變速器獨立冷卻器中，這樣變速器液壓循環相當于是在變速器內部完成的，即變扭器做功后的ATF沒有形成熱交換過程，所以這一過程是變速器的加熱過程。當變速器溫度升高后(例如ATF溫度達到80℃)，N82電磁閥被電腦激活，那么內部電子旋轉閥開始旋轉，并把發動機冷卻液接通到變速器獨立散熱器中為變速器ATF進行熱交換。

圖24　帶有電子旋轉閥的奧迪09E變速器

圖25　電子旋轉閥的工作原理