聊聊变速器过热的那点事儿(上)

◆文/北京 杨老师

聊聊变速器过热的那点事儿(上)

◆文/北京 杨老师

炎热的夏季，车辆过热总是一个绕不开的话题，大部分案例都是发动机“发烧”，但是你知道吗？其实变速器也有过热的报警。可能大家都觉得，变速器不像发动机，把化学能转化为热能、动能，而只是能量的“搬运工”，其实，变速器犯起脾气来，照样会警告：“我热了”！

为此，笔者想和大家一起聊聊变速器过热话题。

杨老师（杨波）

汽车维修高级技师、机动车检测维修工程师。从事汽车维修工作近20年，先后担任现代、通用4S店技术总监、日德等外资车企的技术培训讲师。具有扎实的理论基础，在汽车电控诊断领域有着丰富的实战经验和独到的维修见解。现在某外资车企担任技术支持工程师。

案例1：宝马760变速器油温高

一辆宝马760，底盘型号F02，行驶里程200 000km，装备N74发动机与ZF的8HP自动变速器，车辆因变速器油温过高报警而进厂维修。

首次进厂时，车辆不仅有变速器油温过高报警，还有发动机涡轮增压辅助水泵故障，更换辅助水泵后消码，反复试车故障不能再现，交还客户。但一周后，车辆再次进厂，变速器油温报警(图1)再次出现，客户要求彻底解决。

维修人员用诊断仪检测车辆，读取如图2所示故障代码。维修人员检查了变速器油位和油质，均正常；检查变速器散热油管无弯曲、变形，变速器油的热交换器无碰撞损坏迹象；同时查看此车报警记录，并没有发动机过热报警的历史，测试发现车辆的电子扇功能也正常。奇怪的是：维修人员反复试车，却不能重现变速器过热的现象。

笔者查阅故障代码的冻结数据，如图3所示。故障代码的冻结数据说明：此车变速器模块的芯片温度是133℃，变速器油的温度是131℃，而[1004]组数据的过热的阈值是145℃，而让人费解的数据是：转换器温度为156℃。

图1 仪表显示变速器过热

图2 宝马760故障车上的故障代码

图3 宝马760故障车的冻结数据

经过分析，笔者认为：变速器过热关闭的阈值是变速器程序设置的变速器过热保护温度值，如果超过这个温度值，变速器会进入过热的故障模式。进入过热模式后，变矩器提前进入闭合状态，以避免变矩器温度进一步上升。当发动机收到变速器过热信号后会自动进入输出受限模式，以避免变速器损坏。而冻结数据中“【36】转换器的温度”中的“转换器”则是翻译出现了偏差，这个实际是指变矩器！由此可以看出该车变矩器的油温超过了过热保护的阈值，因此变速器出现了过热报警的现象。

从故障冻结数据来看，发动机在怠速、车辆静止，变速器涡轮轴转速(输入轴转速)为0，这显然是堵车的驾驶工况！

因此，笔者给出下面的测试检查建议。

1．检查油位，并在标准油位的基础上，再多加50ml；

2．启动发动机，在太阳下，打开空调，踩住刹车，挡位保持在N挡、D挡和M1挡，观察变速器油温和发动机水温；

3．完成上述测试后，拆卸变速器油底壳，检查油底壳有无油泥；

4．拆卸变速器油热交换器，检查有无堵塞；

5．检查水箱、冷凝器表面，有无脏污。

维修人员经过仔细排查，确认如下信息。

1．故障车变速器油位处于正常范围，检查之后又多加了50ml；

2．开空调踩刹车挂挡时，发动机温度118℃，变速器油温134℃，明显偏高；

3．拆卸变速器油底壳，变速器油质无异常，油底壳上无沉积的油泥，如图4所示；

4．拆卸检查变速器热交换器，发现冷却水道堵塞，如图5所示；

图4 宝马760故障车变速器油底壳无油泥

图5 宝马760故障车冷却系统水道堵塞

5．检查冷凝器表面脏污。

由上可见，变速器报警是因为变速器油热交换器冷却循环水道堵塞，车辆散热不良，变速器油的热量无法及时释放，热量经过一定的堆积后，出现过热报警的故障现象。所以，建议维修人员：更换变速器油的热交换器，清洗发动机的冷却循环以及冷凝器、水箱表面。维修过后试车确认，怠速堵车开空调状态，变速器油温保持与水温一致，变速器油温过热的故障现象消失。

针对该案例，杨老师想跟大家分享ZF 8HP自动变速器的油温监控策略。

自动变速器模块EGS需要监视变速器不同部位的温度，变速器油温度、变速器模块的芯片温度和变矩器的温度，而前两个温度值是通过实际的物理传感器直接检测而得的，但变矩器温度在模块中并没有相关的实物传感器，是通过测算得来的。

那么,自动变速器中的变矩器油温如何测算而来？而变矩器的油温为什么这么重要，为什么控制模块必须要知道变矩器的油温呢？如果从原理、结构等理论的角度来讲这两个问题，即使费很多笔墨也不一定能真正讲清楚，但读完下面的案例2，相信读者能够找到这两个问题的答案。

案例2：宝马3系变速器油温高

一辆宝马3系轿车，底盘F35，装备N20型发动机与ZF 8HP自动变速器，行驶中仪表台上变速器油温过高报警灯点亮，并且存在发动机熄火的并发症状，客户进厂要求检修。

维修人员用诊断仪读取了如图6所示的故障代码。

图6 宝马3系故障车的故障代码

根据故障代码，维修人员又运行了检测计划ABL程序，但没有得出任何结果，只有“删除故障代码存储器”，“在此涉及一个伪故障，该伪故障主要在车辆编程之后出现”等字样的提示。也就是说：根据诊断软件的检测计划描述，过热报警的故障代码是虚假的，可能是在编程后出现的，请删除故障代码。

于是，维修人员删除故障代码再次测试，结果发现变速器的过热报警依然出现。同时维修人员可以肯定的信息是：变速器出现过热报警时，变速器的温度绝对不高，车辆在厂里停了4h后上路，刚行驶了3min系统就开始报警，因此维修人员怀疑是程序方面的问题，导致变速器油温的误报警，但是对车辆编程之后重新试车，故障依然存在。

笔者看到案例后，查看了故障代码的冻结数据，如图7所示。

首先，从故障代码冻结数据来看，维修人员的判断没有错，0001组变速器油温33℃，的确是变速器处于预热阶段的油温。

其次，数据中清晰的记录着：0024组的变速器温度200℃，温度报警的阈值还是145℃，所以一定是虚假报警，但是这个200℃的温度是哪里来的？

此外，从数据看我们可以看出车辆当时的状态：挡位2挡、发动机扭矩56N·M，节气门开度0，变速器模块EGS的芯片温度31℃。

图7 宝马3系故障车故障代码的冻结数据

让人感觉比较奇怪的是：变速器模块EGS系统传感器供电电压是8.9V，属于正常，而系统电压才11.44V，难道是系统电压出了问题？并且此时发动机转速高达4 096r/min啊！

经过沟通得知，出现变速器油温过热报警故障时，发动机立即熄火，车速20km/h左右，虽然未注意到熄火前发动机的转速，但肯定到不了4 096r/min。发动机熄火？这个线索比较新奇！自动变速器能把发动机拖熄火的唯一可能只有变矩器卡滞了，但这个概率很小很小。那么反过来想：为什么变速器虚报油温高了，这是不是因为发动机熄火造成的？

我们再回过头去看一下图6所示的该车所有的故障代码，除了变速器过热的故障代码，还有五个发动机模块的故障代码，其中有三个居然都是曲轴传感器！

很显然，车辆出现熄火的故障是因为曲轴位置传感器信号缺失、不可信或者同步失败，所以发动机模块DME就会告诉其他模块(变速器控制模块EGS)一个错误的曲轴转速信号！因此EGS中显示的4 320r/min转速信号是彻头彻尾虚假值！

因此，笔者建议维修人员首先检查曲轴位置传感器，检查结果发现信号盘磁性物质(图8)脱落。之后更换此信号盘后，再次试车，发动机熄火、变速器油温过热报警故障一并消失！

现在，让我们再回过来聊聊该车的故障原因和系统逻辑。

首先，为什么曲轴转速传感器信号盘会脱落？查阅该车的维修记录，答案跃然纸上：事故车、换油底壳！因此，笔者怀疑曲轴信号盘上磁性物质脱落是由于维修人员在维修事故车过程中，拆装曲轴信号盘时不小心所致。

图8 宝马3系故障车曲轴信号盘磁性物质脱落

接下来，回到大家最关心的问题，为什么曲轴位置信号错误会造成变速器的油温过高报警？这跟前面的问题“自动变速器中的变矩器油温如何测算而来？”实质是一样的。

ZF 8HP的变矩器(也叫转换器)油温实际是指变速器模块计算的变矩器温度，变矩器没有实际的油温传感器，是根据发动机转速、变速器输出转速等参数计算而来，也就是变矩器泵轮和涡轮转速的滑差计算而来，当泵轮转速与涡轮转速滑差过大时，变矩器的计算温度就会高于阈值145℃，变速器就会出现过热报警的提示。

另外一个问题：为什么变速器需要知道变矩器的温度？笔者认为这是一个非常大的命题，限于篇幅，下面只能结合变矩器的结构(图9)和工作原理做一些简单的分析和说明。

图9 ZF 8HP的变矩器结构图

1.从热源的角度来说，自动变速器热量的绝大部分(估计80%以上)来自于变矩器。变速器内部齿轮咬合不会产生较大的热量。变速器的离合器切换时间越来越短，甚至达到了200ms左右，离合器结合释放的热量非常有限。由于现代机械加工的精度越来越高，变速器内部旋转部件间的相对摩擦产生的阻力和热量也相对较少。唯独变矩器在启动阶段搅油获得增扭会产生大量的热量，而在变矩器锁止离合器调制结合阶段是离合器片的相对滑差控制，也就是打滑控制阶段也会产生大量的热量，所以说变速器上产生的热量，主要集中在变矩器上。

2.从程序的角度来讲，这种变矩器油温的测算逻辑，并非在所有变速器与变矩器上应用。目前，在笔者接触的变速器中，仅在ZF的8HP系列上才具有此逻辑功能。需要提示的是，泵轮、涡轮转速差很大有两种含义：正常时代表急加速，不正常时说明变矩器打滑了！具体属于哪一种，需参考加速踏板信号、变矩器锁止离合器的控制状态等主要信号来验证或判断。如果系统判断为正常急加速，就不会设置故障代码；而如果判断为变矩器打滑，则会设置变矩器锁止离合器打滑的故障代码。该滑差是否正常还要考虑到车速、发动机转速、挡位、油门开度、负荷等信号综合来判断。也就是说8HP几乎不会出现变矩器离合器打滑的故障代码，因为出现这个代码之前，系统测算的变矩器油温会提前报警。而其他老款变速器则比较容易出现变矩器锁止离合器打滑的故障代码。

3.从变矩器锁止离合器的控制逻辑来说，控制模块需要知道变矩器的油温。ZF从8HP开始应用三油道精确控制变矩器锁止多片离合器，进一步加大了变矩器锁止离合器的调制控制范围。因此精确监视泵轮、涡轮转速并测算变矩器的温度，在变矩器锁止离合器的精确控制上显得就十分必要。如果变矩器油温过高，则提前进入闭锁状态。

从上述三点不难看出，8HP系列自动变速器需要具有测算变矩器油温的逻辑功能，并以泵轮、涡轮转速滑差为基础的逻辑计算功能。

其实，无论是发动机转速(泵轮)信号错误，还是输入轴(涡轮)信号失真，都会影响到变矩器的油温测算。当CAN网络出现故障，变速器模块不能准确接收发动机的转速信号时，都会影响变矩器油温的程序测算而出现油温报警的故障代码。甚至当车辆的程序和编码信息错误时，发动机的转速不能及时准确地发送到变速器模块，变速器模块也会因为设置故障代码，而误报变速器油温过高的警示灯。

希望维修人员透过此案例能正确认识变速器过热问题：不是所有变速器油温过高报警都是真实的，有些信号和模块具有欺骗性，只有正确认识并分析变速器过热报警的实质才能及时找到故障的根源！

(未完待续)