职业院校汽车自动变速器实验教学探析

徐小东，杨柳青

(安徽交通职业技术学院，安徽合肥 230051)

对于汽车运用与维修专业的职业院校学生来说，自动变速器是一项极为重要的专业学习内容，因为市场上搭载自动变速箱的汽车越来越多。自动变速器具有良好的操纵性，使汽车驾驶方便实用，很受客户欢迎。据统计，目前自动变速器在轿车上的搭载率已经达到85%。自动变速器是汽车底盘上最重要的一个总成部件，其机电液一体化程度很高，结构非常紧凑，结构原理和控制系统较为复杂[1]，学生在学习这部分内容时比较困难，往往学完以后对汽车自动变速器的检修仍是一头雾水，不知从哪着手。如果客户车辆的自动变速器出了故障，经常对其整体一换了之，造成了极大的维修成本。原因主要在于两个方面：一是目前的职业院校学生普遍文化底子薄弱，不太容易搞清楚自动变速器复杂的内部换挡控制原理和结构；二是在检修过程中没有掌握一套简易可行的外部方法。本文基于实验，从自动变速器的外部进行四个角度的实验教学探索，设置科学、有效的教学组织过程和实验方法，激发学生在这方面的好奇和兴趣，可以有效地帮助他们将这个抽象的问题简单化处理。

自动变速器的实验教学，主要从变速器的失速、时滞、油压、道路四个方面进行，具有较强的程序性和安全要求。教学过程是一个师生互动实验的过程，将自动变速器抽象性和实践性充分地结合起来。在教学中，自动变速器的实验教学前期准备、实验教学过程组织设计、试验方法与步骤、实验结果分析四个部分是关键教学点，也是难点所在。将这些问题搞清楚，会使自动变速箱的很多问题迎刃而解，既促进了学生对自动变速器理论知识的理解，又加强了学生解决实际问题的能力[2]。

1 实验教学前期准备

为了保证实验教学能够按照预定的程序安全顺利地进行，实验之前必须对实验仪器设备、实验场地、实验安全设施、试验角色分配、学生分组等方面做细致周到的前期准备[3]，结合自动变速器实验的具体情况，做以下相关安排：

(1)仪器设备准备：搭载自动变速器的试验车辆、AT油压表、秒表、常用拆装工具；

(2)实验角色设置：实验过程中设置实验指挥长、主副操作手、实验安全员、数据采集员等角色，安排恰当人员各司其职,推进实验安全有序进行(表1)；

表1 自动变速器实验人员组织

(3)实验安全设施：四个车轮三角挡块、两台灭火器；

(4)检查汽车的驻车制动和行车制动系统，确认其性能良好；

(5)热车准备：先静态预热，然后运行车辆，对各档位进行切换热车，检查调整各系统以排除实验干扰项，使水温达80～90℃、自动变速器油温达到50～80℃状态；

(6)检查自动变器中ATF(自动变速器油)的液面高度，保证达到规定的刻线位置。

2 实验教学过程组织设计

自动变速器的实验教学过程组织设计是指在该实验的教学中，设计出一套适合本试验项目的教学组织模式，不同的实验项目可以有不同的教学组织流程。根据汽车自动变速器实验操作的特点，考虑循序渐进、突出重点环节的教学原则，设计出自动变速器实验教学组织流程框架图。该组织框架图包括实验安全规程教育、实验仪器设备介绍、实验目的方法讲解、实验操作教师演示、学生实验操作指导、实验结果讨论分析六大教学环节[4]。其中，在实验操作方面，实验教师在讲解与动作示范以后，现场指导学生按照自动变速器的失速、时滞、油压、道路的顺序依次进行试验，并做好关键实验数据的采集工作。利用这个教学组织流程图，实验指导教师可以很好地控制教学节奏，使得实验能够按照一定的程序稳定有序地推进，具体如图1所示。

3 实验操作方法教学

实验操作方法教学是指在自动变速器的失速、时滞、油压、道路试验过程中，向学生明确实验目标、实验能够解决的实际问题以及实验的具体操作规程和步骤。以自动变速器的失速试验和时滞试验为例加以具体介绍。

3.1 失速试验

3.1.1 失速试验目标

当自动变速器中的涡轮固定不转，只有泵轮在旋转，此工况称为失速。失速转速，即变速器处在驱动档(前进或倒退)但汽车在没有行驶的情况下，发动机所能达到的最高转速[5]。汽车的车型不同，失速转速的标准值也不一样，一般为2200r/min左右。该实验的目标是在对自动变速器不解体的情况下，判断故障在变矩器还是变速器，是在机械部分还是液压控制部分，是在倒档还是前进档。

3.1.2 失速试验测试的故障点(解决的实际问题)

失速试验可以检查出的故障点有：发动机输出功率的大小、变矩器性能的好坏、自动变速器中离合器和制动器是否打滑。

3.1.3 失速试验操作规程和步骤

失速试验方法及步骤有固定车轮、拉紧手刹、踩下制动、起动热车、切换档位、急踩油门、记录数据等关键动作[6]，操作规程步骤如图2所示。(1)将车停在宽阔的水平地面上，并在车轮下安装楔形块；(2)用驻车制动器和行车制动器将车轮制动死；(3)起动车辆预热变速箱油温至50～80℃；(4)将变速手柄置于D档的位置；(5)发动机先保持怠速运转状态，然后猛踩一脚加速踏板，使节气门全开并保持不超过5s的时间；(6)读出此时发动机的转速值，该转速即前进档失速转速值；(7)将变速手柄置于N档的位置，让发动机怠速运转3min以上，以便ATF(自动变速器油)冷却；(8)将变速手柄置于R档的位置，重复(5)的动作并记录倒档失速转速数据[7]。

3.1.4 失速试验教学注意事项

在失速实验过程中，因为变矩器中的涡轮已经制动，发动机的全部机械能均转变成变矩器内自动变速器油的动能，产生的冲击力和摩擦力很大，故每次时间不能超过5s，连续实验次数不超过3次，试验间隔不少于3min，以防油温急剧升高，导致变矩器烧毁的破坏性试验发生。

3.2 时滞试验

3.2.1 时滞试验目标

“时滞”即时间滞后。当发动机怠速运转时用手柄换挡，那么从切入挡位时到感觉到振动(车辆运动趋势)之间有一定的时间间隔，此即时滞时间。时滞试验目标是在变速箱挂挡后，通过测量施力装置接合的时间差来分析判断自动变速器的故障。时滞时间的大小取决于自动变速器中油路的油压、油路的密封情况以及离合器和制动器的磨损情况[8]。

3.2.2 时滞试验测试的故障点(解决的实际问题)

在时滞试验中，可以根据变速器时滞时间的长短判断主油路油压及换挡执行元件的工作状况，进一步检查自动变速器中离合器、制动器的磨损情况和油压控制情况是否正常。

3.2.3 时滞试验操作规程和步骤

对于这一环节，学生往往将其与失速试验混淆，故实验教学中应向学生强调两者在操作方面的不同点，明确关键问题，见表2所示。

表2 失速试验与时滞试验的比较

时滞试验方法与操作步骤如图3所示。(1)停好车辆，用楔形块固定车轮，确保安全；(2)启动发动机，并保持车辆正常的热状态；(3)拉紧驻车制动器并踩下行车制动器，将自动变速器手柄置于N档位置；(4)保持发动机怠速运转，将变速器换挡杆从N档位置切入D档位置，用秒表测量从拨动操纵手柄到感觉汽车振动所经历的时间，此即N—D时滞时间；(5)从D档换入N档，运行1min以上，以便离合器、制动器恢复全开状态；(6)保持发动机怠速运转，将变速器换挡杆从N档位置切入R档位置，用同样的方法记录N—R时滞时间[8]；(7)每次试验间隔时间为3min，取3次试验的平均值作为最终分析数据。

4 试验数据分析

完成自动变速器的实验操作以后，根据采集的实验数据和学生进行互动性讨论分析，正确评价自动变速器的技术状况。下面择取自动变速器的失速和时滞两个方面的试验进行数据分析。

4.1 失速试验数据分析

失速转速标准：2200r/min(±50)(不同车型的维修数据可能有些差异)，处于该值表示自动变速器为正常工作状态。失速转速实验数据异常分析见表3所示[9]。

表3 自动变速器失速试验结果与性能分析

4.2 时滞试验数据分析

时滞时间标准∶N—D∶1.1(±0.1)S，N—R∶1.3(±0.2)S(不同车型可通过维修手册查询，数据可能会略有差异)。时滞时间的试验结果异常情况分析如表4所示[10]。

表4 自动变速器时滞试验结果与性能分析

5 结语

汽车自动变速器实验是一项程序性、规范性、安全性要求都很高的实验课程，该项实验对自动变速器的的故障检修具有很好的实用性。在进行这门课的实验教学时，应从自动变速器的失速、时滞、油压和道路四个角度把握实验教学准备、实验教学过程设计、实验操作步骤、实验数据分析的节奏。抓住学生的好奇心，采取循序渐进、互动讨论的办法，逐步引导他们学习、理解自动变速器的相关抽象知识，正确评价自动变速器的技术状况和使用性能。要培养学生在实践中发现问题、独立思考、主动解决问题的能力，从而进一步提高教学效果，提升职业教学质量。