浅谈自动变速器失速试验与故障分析论文
摘 要：自动变速器操作简单省力，运行平稳，在一定范围内能实现无级变速，能自动适应车速和行车阻力的变化。具有提高汽车的动力性和燃油经济性等优点。但自动变速器结构复杂，零件精密度高，造成维修困难。在遇到自动变速器故障时不能轻易解体，首先进行常规检查分析，然后通过自动变速器试验重现故障现象再进行故障分析排除。自动变速器试验有失速试验、迟滞试验、油压试验和道路试验等。
关键词：自动变速器；故障分析；试验
一、失速试验定义
失速试验是指汽车处于停止状态下，变速器换入D挡或倒挡，踩住制动踏板并完全踩下加速踏板，发动机处于全负荷时发动机在该状态下的转速。失速试验时，发动机在特定转速下变矩器输出转速为0,这时的变矩比最大。
发动机全负荷下产生的驱动力通过自动变速器及传动系统作用于车轮，由于汽车在行车制动器与驻车制动器作用下停止不动，变矩器的涡轮不动，只有变矩器壳及泵轮随发动机一同转动，此时所有的驱动力作用在行星齿轮、离合器、制动器等装置上。假如某个离合器或制动器打滑，由于阻力矩减小，发动机的转速将升高。如果传动系统中各装置均处于正常工作状态，则发动机产生的能量只能由变矩器液体循环来吸收，此工况成为失速工况。此时发动机转速称为失速转速。
二、失速试验注意事项
由于失速试验时，发动机和变速器为满负荷，所以应严格注意以下几点：
①应在进行基本检查和调整后进行试验。
②怠速运行一段时间，使油温升至正常行驶温度（70℃~80℃）。
③变速器油温过高会加快变速器油液和密封件的老化，加剧离合器摩擦材料的磨损，所以连续实验时间不要超过5s,重复试验，时间间隔3min左右，防止变速器油压过高。
④试验中如发现发动机超过失速转速太多时，说明变速器中离合器打滑，应立即停止试验，否则将造成变速器损坏。
三、失速试验步骤
①将汽车停放在宽阔的水平地面上，前后车轮用三角木块塞住；
②拉紧手制动，左脚用力踩住制动踏板；
③启动发动机；
④将操纵手柄拨入D位置；
⑤在左脚踩紧制动踏板的同时，用右脚将油门踏板踩到底，在发动机转速不再升高时，迅速读取此时的`发动机转速；
⑥读取发动机转速后，立即松开油门踏板；
⑦将操纵手柄拨入P或N位置，让发动机怠速运转1分钟，
以防止液压油因温度过高而变质。
四、失速试验故障分析
影响失速转速的因素较多，不同厂家生产的不同型号的发动机或不同型号的变速器的失速转速不同，进行失速试验前应先了解该产品的失速转速的标准值。
①在D挡与R挡取得的失速转速与给定的标准失速转速相符，则系统基本正常。
②在D挡与R挡取得的失速转速均比给定的标准失速转速低时，有可能是发动机动力不足或变矩器工作不良。
可通过断开动力的方法区分发动机是否有故障。方法是将变速杆置于P或N挡，发动机进行急加速，如发动机转速上升迅速且顺畅，则可说明发动机工作正常。
当失速转速比基准失速转速低，且转速差值大于600r/min时，可判断是变矩器导轮的单向离合器出现故障。
③D挡失速转速高于标准失速转速时，产生故障的原因可能有以下几个方面。
自动变速器内离合器打滑（摩擦材料异常磨损、烧损）。
单向离合器工作不良。
制动带打滑（异常磨损、烧损）。
油压过低。
究竟是哪些执行元件出现故障，可利用自动变速器离合器及制动器参与工作情况帮助判断。当进行D挡失速试验，汽车没有行驶，变速器内并不会进行换挡，所以这类试验只检测低速挡执行元件而不检测高速挡执行元件。如下表所示，在行驶挡时只有低速挡的后离合器C2和单向离合器F在工作，如果出现失速转速过高、执行元件打滑现象，则应对上述元件进行检查。而在2挡进行失速试验时，除后离合器外，还有制动器B2参加工作，如出现打滑现象，应对上述两个元件进行仔细检查。
离合器、制动器工作表
④在R挡进行失速试验，如出现打滑现象，从表中可知，可能是由于高速挡——倒挡离合器故障所致。
⑤如果在D挡和R挡时的失速转速都比标准转速高，则应检查液压系统压力是否过低。否则是变速器执行装置损坏极其严重。
特别需要注意的是，不宜过多进行失速试验。因为进行此项试验时发动机功率全部由变矩器内液体吸收，会产生大量的热，且对各个元件也产生极大的作用力或扭矩，必然造成损坏。在不掌握所修的自动变速器离合器及制动器操作表或不熟悉所试验的自动变速器执行元件工作状况的情况下，盲日进行此项试验，即使出现前述故障现象，也无法正确判断是哪些执行元件出现了问题。
参考文献：
尹万建。轿车自动变速器结构原理与检修。北京：人民交通出版社，2001.
任东。汽车底盘构造与维修。北京：中国劳动和社会保障出版社，2004.
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前言 随着科学技术的不断进步，汽车工业相应得到了迅速发展。如何快速而平稳地把发动机的动力传递到驱动车轮上，是影响汽车操纵方便性与平顺性的关键之所在，要想解决好这些问题，首先要了解自动变速器技术特别是液力变矩器等相关技术的发展。
1．自动变速器技术的发展
目前汽车所使用的自动变速器大致可分为三类[1]：一类是由液力变矩器、行星齿轮机构及电液控制系统组成的液力自动变速器[2]；一类是由传统固定轴式变速箱和干式离合器以及相应的电－液控制系统组成的电控机械式自动变速器；另一类是无级自动变速器。
1.1 液力自动变速器
液力自动变速器其基本形式是液力变矩器与动力换挡的旋转轴式机械变速器串联。这种自动变速器的主要优点有[1]：液力变矩器的自动适应性使其具有无级连续变速及变矩能力，对外部负载有自动调节和适应性能，从根本上简化了操纵；液体传动本身特有一定的减振性能，能够有效地降低传动系的尖峰载荷和扭转振动，延长了传动系的寿命；汽车起步平稳，加速迅速、均匀、柔和；提高了乘坐舒适性与行驶安全性；车辆的通过性好。
1.2 电控机械式自动变速器
这是一种由普通齿轮式机械变速器组成的有级式机械自动变速器。机械式自动变速器是在普通固定轴式齿轮变速器的基础上，把选挡、换挡、离合器操纵及发动机油门操纵由控制器完成，代写毕业论文实现自动变速。基本控制思想是：根据汽车运行状况、路面情况和驾驶员的意图，依据事先制定的换挡规律、离合器接合规律及发动机油门变化规律，对变速器进行最佳挡位判断、离合器动作控制及发动机油门动作控制，实现发动机、离合器及变速器的联合操纵。
由于机械式自动变速器是非动力换挡，变速器输出扭矩与转速变化比较大，易造成冲击比较大，以及换挡期间动力中断等缺点，必须对其进行改进，因此提出了扭矩辅助型机械自动变速器和双离合器式机械自动变速器。前者通过辅助齿轮机构来实现，后者使变速器相邻挡位的扭矩传递，分别受控于两个独立的离合器，这样可以实现动力不中断换挡。
1.3 机械无级变速器
前面提到的两种自动变速器都是有级或分段无级自动变速、无级变速器、带式无级变速器利用由许多薄钢片穿成的钢环，使其与两个锥轮的槽在不同的半径上“咬和”来改变速比，以达到无级变速的性能。它克服了前面两种自动变速器固有的齿轮传动比不连续和零件数量过多的缺点，具有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便等特点，实现了无级变速。由于CVT 是摩擦传动，导致效率低，所使用的传动链制造技术难、加工精度要求较高，使用的材质要求更高，维修更是困难，对这些难点仍在继续攻关中。
1.4 液力变矩器+AMT 的自动变速器
将液力变矩器（TC）与固定轴机械式齿轮变速器(AMT)组合[2]，得到一种新型的自动变速系统，即：TC+AMT。TC 与AMT 共同工作，不但具有AT 的优点，大大提高了军车的通过性、越野性操纵方便性，而且具有成本低与易制造的特点。在保证汽车动力性、燃油经济性、操纵方便性等特性外，还可以实现发动机、液力变矩器和机械式自动变速器合理匹配，找到最佳工作点，达到总体效果最佳，不仅越野性、通过性好、操纵方便，而且使影响乘坐舒适性的冲击度最小，具有良好的乘坐舒适性。是一种具有良好发展前途的自动变速器，世界各国正致力于此项技术的研究和开发。
1.5 带闭锁与滑差的TC+AMT 的自动变速器
液力变矩器具有的起步平稳、减振、通过性和乘坐舒适性好等优越性能，但最大的缺陷是效率低，为了提高液力变矩器的传动效率，而采用了闭锁与滑差技术。它是指在液力变矩器的泵轮与涡轮之间，安装一个可控制的离合器，当汽车的行驶工况达到设定目标时，控制离合器将泵轮与涡轮按设定的目标转速差传动（即滑差控制）或锁成一体（即闭锁控制），液力变矩器随之变为半刚性或刚性传动，这样做一方面提高传动效率[4]。闭锁后消除了液力变矩器高速比时效率的下降，理论上闭锁工况效率为1，从而使高速比工况效率大大提高；另一方面，在液力传动向机械传动转换过程中，由于采用滑差控制，不但扩大了液力变矩器的高效率范围，而且可以使传动系从液力传动平稳地过渡到闭锁后的刚性传动，特别是在闭锁开始和闭锁低速阶段，可以吸收由于闭锁产生的部分振动和冲击，按照滑差和闭锁的控制规律，使得涡轮转速逐步接近泵轮，大大减少了冲击和振动，使得乘坐舒适性得以提高。
2．带有闭锁与滑差控制的液力变矩器结构特点
2.1 液力变矩器结构的方案分析
图1 液力变矩器方案一
图2 液力变矩器方案二
以某公司开发的带有闭锁与滑差控制的某大型汽车液力变矩器结构简图如图1和图2所示，二者是原理相同而结构形式相异的两种液力变矩器。对于图1所示结构[5]：在液力传动时，在分离离合器后，AMT 自动变速器输入轴的转动惯量由涡轮、闭锁离合器、涡轮法兰、涡轮轴等部件的惯量组成。而原车此时的转动惯量仅为原干式离合器的从动盘和变速器一轴的惯量，新系统的转动惯量为原车的4倍。这将延长换挡时同步器接合时间，大大地影响了换挡品质的提高。图中：1 为闭锁离合器，2 为换挡离合器；
对于图2所示结构[6]：在液力传动时，AMT 自动变速器输入轴的转动惯量由换挡离合器的从动片、涡轮轴、花键轴等组成。这种布置使转动惯量想比与手动装置大大的减少，而且减少了同步器的接合惯量，这不仅有利于AMT 换挡，具有工作平稳、寿命长等特点，有利于提高换挡品质，而且更加巧妙地将闭锁离合器1布置于涡轮同一侧，使得方案二的结构紧凑。
2.2 闭锁与滑差的控制
（1）闭锁与滑差控制系统的液压原理
图4 电控系统示意图
实现闭锁与滑差控制的动力源是液压控制系统所提供的系统压力，根据闭锁与滑差控制系统的工作原理和要求。在何时采取液力传动、滑差控制的半刚性传动还是闭锁控制的刚性传动，完全由各电磁阀综合控制的系统油压P1和P2的压差（P1-P2）来决定。
（2）闭锁与滑差电控系统
根据动态三参数控制理论，在保证TC+AMT 自动变速器的换挡品质的前提下，根据在线所采集的数据，监控车辆的行驶状态，按照特定控制程序和规定的换挡规律，代写毕业论文实现闭锁与滑差的精确控制。具体电控系统方块图如图4所示。
有了良好的带有闭锁与滑差控制的TC+AMT 自动变速器硬件，先进的控制技术来怎是确保它的优越性能实现的根本保证。总之，开展液力变矩器的研究是提高自动变速器技术的重要环节。
参考文献：
1．葛安林 车辆自动变速理论与设计 北京：机械工业出版社1991
2. 葛安林 自动变速器（二）—液力变矩器 汽车技术 2001（6）
3．马文星 液力传动在汽车上的应用与展望 汽车技术 1991（2）
4．过学迅 汽车自动变速器 北京：机械工业出版社出版1999（1）
5．朱经昌等 车辆液力传动 北京：国防工业出版社1983（1）
6．朱经昌等 液力变矩器的设计与计算 北京:国防工业出版社1991（1）
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