自动变速器检测与故障诊断方法探究

陈德唐

摘 要：变速器是汽车运动系统中最主要的部件之一，自动变速器更是在原有的基础上实现自动变速、传递和改变扭力的大小的。但因为自动变速器本身组装和运行具有烦琐性，在汽车行驶中自动变速器转动容易出现故障，影响了汽车的质量和驾驶员的人身安全。对自动变速器的检测与故障诊断方法进行了详细探究，促进了自动变速器的正常转动，以保证人们的生命安全。

关键词：自动变速器；故障诊断；扭矩；汽车行业

中图分类号：U463.212 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.031

为了满足人们对汽车的需求，汽车行业都在原有的汽车装备中推陈出新，尤其是对变速器方面的建造。由于汽车行驶的条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内发生变化。

自动变速器是相对于手动变速器而出现的一种能够自动根据引擎转速来换挡的设备，在汽车的行驶中，各种前进挡之间可自动进行变换，让汽车以各种速度行驶，使发动机能够输出较高的功率，油耗较低，在所有汽车装置中起到了能动性的作用。因此，对汽车中的自动变速器检测与故障诊断进行实际探究有重大意义。只有汽车单位和维修单位严格贯彻落实好对自动变速器的应对处理方法和故障诊断方法，才能促进整个汽车行业的发展，从而提高人们的生活水平。

1 自动变速器的检测

1.1 常规检测

在对自动变速器进行检测时，应先对变速箱进行基本检测与调整，可以在实际操作中有效解决一些因为维护不当而引起的故障，可以为之后的故障诊断提出有利于操作的信息。在检测发动机怠速时，先让发动机处于怠速状态，冷却液温达到正常后，自动变速器置于“N”时，发动机的怠速处于有效范围内即可。如果怠速过高，会发生换挡冲击；如果怠速过低，当变速器处于“R”“D”位时，汽车会发生剧烈震动，严重时汽车会发生熄火的情况。在汽车行驶的过程中，驾驶员可通过控制选挡控制阀的方法达到换挡的目的。如果换挡控制阀出现故障，自动变速器将无法正常工作。将变速杆分别划入每个挡位，可检验变速杆是否存在故障，比如检查“N”“P”两挡是否能正常启动、检查强制空挡开关接通后是否正常、变速箱油位的高度是否在规定范围内。

1.2 挡位检测

将变速杆置于各个挡位，检测变速箱各个挡位的工作状况是否正常。

1.3 电控检测

电控系统在自动变速器中起着重要的作用。当对电控系统进行检测时，应注意检测电控系统线束导线及各接插件时，是否有电路、打铁等重要问题以及各元件是否损坏。检测方法因车而异，每种方法大有不同，每种元件所引起的故障和检测方法也各不相同。比如，如果车速传感器损坏，则可能使自动变速器只能以某一个挡位的速度行驶，不能任意升降任何挡位，严重时还易出现各个挡位严重波动的状况，导致车辆错误行驶，造成安全事故，危害驾驶员的人身安全。

1.4 液压检测

先行关闭发动机，将自动变速器置于“P”挡，拆下需要测量的油压接头，然后接上油压测试管接头，接油压软管及油压表。待一切安装好之后，启动发动机，使自动变速器处于一个油压被测状态，检查管接头与油管的接头是否可靠，有无漏油的情况发生，等自动变速器的油温达到正常温度后，通过比较所记录的油压标定指数与规定的标准值之间的差值，判断自动变速系统的工作状况。

2 自动变速器的故障诊断

2.1 历史常规诊断

所谓“历史常规的诊斷方法”，就是要先对汽车过往的保养历史、故障历史及汽车所具备的性能进行检查，以便对故障进行仔细剖析。在保养历史方面，因为很多汽车未按照原有的规划设定日期进行保养，造成很多不必要的故障。所以，在历史常规诊断方法中，要刨根问底了解汽车的保养是否符合相应的规格以及是否按要求在规定的频率内完成保养项目。在汽车保养项目中，通常会用到ATF对自动变速器进行严格的保养工作，所以，一般4S店对ATF的品质要求尤其高，应选用合理规范的厂家采购。另一方面，由于4S店的工作人员并不清楚问题所在，所以，维修人员必须保证对汽车的故障史有足够的了解。比如汽车故障发生的时间、近期修理的时间、是否发生过意外或受到自然环境的严重影响。

2.2 自动诊断

在如今的汽车事业发展中，所具有的自动变速器都具有自动诊断的相关系统装置。当汽车的自动变速器出现故障时，自动变速器ECU会对汽车的故障进行记录，并记录故障码，仪表盘上的故障指示灯发亮。当灯亮时，相关工作人员可以根据系统提供的故障码，进一步进行人工诊断和分析。采用“机器+人工”的方式分析，二者结合进一步提高诊断的科学性和可靠性，有效调取系统内的故障码，对相关数据进行采取分析。自动诊断在整个自动变速器的故障诊断中起着极为重要的作用。

2.3 基础诊断

在基础诊断的过程中，一般先对发动机进行怠速检测，把操作手柄控制到“N”位或“P”位两个位置，检查发动机的怠速转速是否符合正常范围；进行自动变速器油面高度和品质检查，如果ATF的颜色气味已变，可判断变速器和换挡系统是否故障。

此外，还应注意控制油面高度，不可太高或太低，如果油面过低，则会造成离合器和制动器两者相互打滑，破坏汽车系统的加速性能；相反之下，如果油面过高，两者易滑离，易造成挡 位的不稳定，各个挡位之间相互混乱调转，造成自动变速器油面泄漏。为了检查节气门是否全开，在检查过程中，相关工作人员应将油门踩到底。要注意液压自动变速器的节气门拉索和调整ECT的节气门的位置。

2.4 性能诊断

关于汽车自动变速器性能的诊断中，要依次对变速器的各个性能逐一进行严格诊断。具体而言，应用失速转速来测试诊断发动机的整体性能和汽车自动变速器的综合性能，让汽车行驶至发动机和自动变速器均达到正常工作温度，且检查自动变速器液压油高度是否正常，可以有效地检验出发动机的输出功率，制动器与离合器之间的各项联系状况。正常情况下，可以用挡位联合滞后的时间检查出自动变速器离合器、制动器磨损情况和控制油压的情况。比如，“N”到“D”位的滞后时间大于规定值，则管道压力可能太低，前进挡离合磨损，超速挡离合器不正常工作。

通过手动换挡具有的特性有效分辨出电子系统、机械系统、液压系统所发生的相关故障。为了进行有效、科学的检查工作，工作人员可以尝试驾驶汽车行驶于平坦的街道，进行各个挡位的换挡行驶，感受汽车是否存在车轮打滑、剧烈振动、换挡冲击等故障，对汽车的加速性能、汽车变速器减速滑行性能、强制降挡功能进行检测，以此推断自动变速器的故障问题。比如不存在“D”位1挡换“D”位2挡的过程时，则故障原因是速控液压阀存在故障、1挡和2挡换挡阀可能卡住；如果汽车振动过大，则故障原因是管道压力过大、储能减震器可能存在故障、止逆阀可能卡住。

2.5 仪器诊断

随着现代科学技术的不断发展，在自动变速器故障诊断方面，条件较好的单位的相关工作人员可利用故障诊断分析仪对电控系统进行通信式和在线检测，不同的原件所采用仪器也大有不同。根据不同仪器所显示出来的数据或波动振幅进行仔细分析，可更科学地保证诊断结果，进一步提高自动变速器诊断的准确性，全方面、综合性地保证汽车自动变速系统和电气系统的安全性。

3 结束语

综上所述，在汽车行业的发展中，工作人员和维修人员必须注重对汽车自动变速器检测方法与故障诊断的分析，并提出解决措施。为了保证汽车的高质量和安全性能，确保驾驶人员的人身安全和行人的生命安全，提高人民的生活质量，各个维修单位应牢记各种自动变速器的检测方法和诊断方法，領导应要求员工落实对所有方法的学习和掌握，在实际检测、诊断与维修的过程中严格遵循每一项要求，确保自动变速器的检测环节良好进行，时刻牢记自动变速器的重要性，积极利用一切合理的有效措施，完善汽车自动变速器的维修工作，促进整个汽车行业的发展。

参考文献

[1]陈强.大众01M型自动变速器的故障诊断方法[J].汽车零部件，2016（01）.

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[3]陆叶强.汽车自动变速器故障诊断方法分析研究[J].科技信息，2008（28）.

[4]路兴国.羚羊轿车自动变速器的故障诊断与检测[J].交通科技与经济，2006（02）.

[5]祖炳洁，赵金生，汪西应.自动变速器机械故障的检测与诊断[J].建筑机械，2001（04）.

〔编辑：张思楠〕

发生在传动系统中，其中，最典型的就是卷扬打滑、钢丝绳被拉断的现象。以下针对这些现象对该装置的传动系统进行了设计分析。

2.1 传动系统初拉力与极限有效拉力

传动装置之所以能够带动废品收集小车往复运动，本质是因为钢绳与卷扬及导轮之间摩擦力的作用。当其他条件不变，且钢绳内部初拉力F0一定时，钢绳与卷扬及导轮之间的摩擦力有一极限值，即有效极限拉力。该极限值限制着整个传动系统的传动能力，它是影响传动系统打滑问题的最直接因素，所以，下面就对钢绳初拉力与极限有效拉力的关系进行分析。钢丝受力分析图如图1所示。

假设钢绳在卷扬的导轮上绕过时作匀速圆周运动，钢绳与导轮接触弧面间的摩擦系数f为常数，且忽略钢绳绕在导轮上时的弯曲阻力。如图1所示，钢丝绳紧边拉力F1与松边拉力F2的差值为传动系统的有效拉力Fe，α为钢绳在导轮上的包角，取一微段钢绳dl，其受力情况为：上、下端分别受拉力F+dF和F，导轮对钢绳的正压力为dFN、摩擦力为fdFN，离心力为dFc。按动静法可得微段钢绳在导轮径向和切向的力平衡方程：

略去二次微量 ，并取 ，dFC=qv2dα，联立式（1）（2）可得：

对式（3）在F2到F1和0到α1的界限内进行积分：

可得：

式（4）（5）中：q为每米钢丝绳的质量，kg/m；v为钢丝绳运行速度，m/s；e为自然对数的底数；f为钢丝绳与导轮之间的摩擦系数；α1为钢绳在导轮上的包角。

在工作前，钢丝绳各处均受一定的初拉力F0，而在工作时，如果认为钢绳的总长不变，且认为钢绳是弹性体，符合胡克定律，则钢绳紧边拉力的增加量等于松边拉的减少量，即：

将式（7）代入式（5）可得钢丝绳与导轮之间的极限摩擦力，即传动系统的极限有效拉力：

在废品收集装置工作时，由于钢丝绳速度很低，即可以忽略离心力的作用，式（8）可以优化成式（9）或式（10）：

从式（9）（10）中发现，影响废品收集装置传动系统极限拉力的因素有：钢丝绳与导轮之间的摩擦因子、钢丝绳在导轮上的包角以及在安装形成钢丝环后钢丝环内部的初拉力。

同时，在分析和计算时发现，传动系统的极限有效拉力Felim实际上是用来克服收集小车满载时收集小车车轮与钢轨之间产生的摩擦力，即：

式（11）中：f1为收集小车车轮与钢轨之间的摩擦系数；G为收集小车满载时的重力，N。

根据废品收集装置现场工艺数据，并结合公式（9）（10）（11）计算得到传动系统极限有效拉力Felim=6 860 N，初拉力F0=10 419 N。

2.2 传动系统钢丝绳直径计算

按GB/T 3811—1983标准规定，钢丝绳的计算公式为：

式（12）中：d为钢丝绳最小直径，mm；Fmax为钢丝绳最大静拉力，N，Fmax=F0+Felim；C为选择系数，mm/ 。

选择系数计算公式为：

式（13）中：n为安全系数；K为钢丝绳捻制折减系数；ω为钢丝绳充满系数；σb为钢丝的公诚抗拉强度。

通过查看机械设计手册，选取n=4.5，K=0.88，ω=0.46，σb=1 770 MPa。根据公式（9）（10）（11）和选取的参数计算得到钢丝绳直径为Φ13 mm。

3 结束语

通过设计计算与分析，发现在合理选取钢丝绳直径和型号后，可以采取以下措施防止废品收集装置传动系统打滑：①根据公式（8），依据给定的小车载荷正确计算钢丝环内部的初拉力F0，根据初拉力值调整好张紧装置；②调整托辊装置的位置，增大钢丝绳缠绕在卷扬机构及导轮装置上的包角α1；③在钢丝绳上涂抹增摩脂，增大钢绳与卷扬机构之间的摩擦系数；④传动系统工作一段时间后，钢丝绳会被拉长，需定期检查钢丝环内部的初拉力，及时调整张紧装置。根据实际生产现场的工作人员的反馈，在采取这些措施后，废品收集装置工作性能得到很大的提高和改善，卷扬打滑问题得到了抑制。

参考文献

[1]王为，汪建晓.机械设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2007.

[2]成大先.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

〔编辑：张思楠〕