某特种汽车自动变速器异常高温故障分析

梁俊涛

摘要：自动变速器失速试验，可以用来检查自动变速器和发动机的整体性能;通过失速试验找出失速转速，与标准值进行对比，过高或过低均要分析原因，找出故障所在。通过对故障变速器高温问题的故障分析，说明当变速器处于失速工况时，变矩器内油液被高速旋转的泵轮搅动，发动机功率全部转化为油液的热量，此时变速器散热系统无法将油液正常冷却，造成温度急剧升高，发生变速器高温问题。

Abstract： The automatic transmission stall test，can be used to check the overall performance of the automatic transmission and the engine; Through the stall test to find out the stall speed， compared with the standard value， too high or too low must be analyzed to find out the fault. Through the fault analysis of the high temperature problem of the faulty transmission， it is explained that when the transmission is in stall condition， the oil in the torque converter is stirred by the high-speed rotating pump wheel， and the engine power is all converted into the heat of the oil， at this point the transmission cooling system can not be normal oil cooling， resulting in a sharp rise in temperature， transmission high temperature problems.

关键词：自动变速器;异常高温;失速工况;故障分析

Key words： automatic transmission;abnormal high temperature;stall condition;fault analysis

中图分类号：U472                                   文献标识码：A                                       文章编号：1674-957X（2020）20-0127-02

1  变速器的结构及组成

变速器用于转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要[1]。变速器使汽车能以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠发动机的最低稳定转速是难以达到的。

自动变速器，由于其能够根据车辆的行驶速度和驾驶者踩下加速踏板程度的不同而自动地实现换档操作，从而将驾驶者从选择变速器档位、操纵离合器以及实施换档等一系列繁重的驾驶操作中解放出来，从而提高了行车的安全性，增加了驾乘的舒适性。但自动变速器存在结构复杂、检验和维护修理要求及工艺难度高等问题[2]。

我公司某特种汽车采用六档液力自动变速器，液力自动变速器总成是由液力变矩器、缓速器、行星齿轮机构和液压系统、电控系统组成，通过液力传动和齿轮组合的方式来实现变速变扭。其中液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成，以液力传动油为工作介质，具有传递扭矩、变矩和离合的作用。（图1）

2  故障问题

我公司生产的某型号特种汽车在用户使用变速器取力过程中，出现变速器高温问题，变速器加油口油尺盖受高温软化变形，变速器上的线束受热变形;变速器内传动油液为黄色，有轻微焦糊味，与正常使用的变速箱专用液力传动油颜色存在明显差异，如图2所示。

变速器取力时，通过发动机与变矩器泵轮的机械直连，泵轮转速与发动机转速一致。当变速器挂空挡，变矩器涡轮旋转离合器与变速器后端处未结合，涡轮处于自由状态。由于泵轮在怠速运转，涡轮在变矩器内液力传动油油液传动作用下，与泵轮基本同转速转动，变矩器不变矩。泵轮后行星齿轮通过惰轮传递给取力传感器。当要求取力时，上述取力互锁策略通过后，取力电磁阀得电，取力指示灯亮，变矩器内液力传动油通过油道输送压力油推动多片式离合器结合，挂合取力。取力挂合成功后为上装提供动力源。

之后对，故障变速器进行了拆检发现：

①变速器外部2个温度传感器，因变速器高温融化损坏。

②变矩器局部高温变蓝色，如图3，拆解后发现闭锁活塞密封环损坏;（查阅热处理技术图解手册，碳钢回火色和温度的关系：蓝色300℃左右）根据颜色判断，变矩器内油温达到300℃左右。

③變速器内泵轮转速传感器、缓速器电磁阀高温熔化，阀板线束高温熔化。

3  问题分析与结论

3.1 油液质量及用量分析

对于汽车自动变速器来说，自动变速器油是必不可少的工作液体，它除了起动力传递作用外，还起换档控制和使执行机构（如离合器、制动器）工作的作用，还担负着自动变速器内部机件的润滑、冷却和清洁等功能。该型特种汽车变速箱用传动油液为该变速器专用传动油，通过对故障变速器内油液进行取样、化验，及数据对比分析，该油液质量结果满足该型专用液力机械传动油的相关指标，可以满足使用要求。

变速器内传动油油液加注量过少，会导致变速器内部润滑及系统散热效果差，造成变速器发热;加注量过多，变速器内高速旋转的零部件因周围油量太多，旋转阻力增大，油温升高使变速器异常发热。经对油位检查，油液加注量满足车辆使用说明书要求。

3.2 变速器冷却系统分析

该车型变速器冷却系统原理：变矩器油→油泵→控制阀→变矩器→控制阀→变矩器出油口→散热器→变矩器回油口→油底壳。散热器是液力传动油的散热装置（发动机顶部的散热器为风冷散热，通过发动机风扇吹出空气进行冷却），发动机运转正常，散热器功能正常。

外部连接管路及散热器，经现场检查确认，管路顺畅无堵塞。

故障变速器在拆解前进行了台架试验，变速器压力、油泵主压力、各挡位压力、润滑压力、变矩器压力、变矩器闭锁工作压力、功能、缓速器工作压力及内部冷却循环系统运行正常，可以排除变速器冷却系统故障。

3.3 挡位状态分析

该车型使用说明书规定的变速器取力时，车辆应牌静止状态，变速器处于空挡位置，发动机怠速运转。

取力时，机械动力传输路径顺序：发动机动力输出→变矩器输入轴（泵轮）→中间齿轮→取力器齿轮→取力器离合器→取力器输出轴。

在汽车自动变速器故障查找和检修中，必须要在掌握变速器故障具体情况的同时，进行常规性检查，然后结合故障代码的提示，进一步明确出现故障的范围[3]。通过变速器诊断仪读取变速器TCU数据，发现变速器存在故障代码，代码含义为变速器挡位处于D挡，油门开度在65%，即变速器在失速工况运行，而且TCU记录的故障代码时间与故障问题发生的时间一致;同时分析变速器TCU记录的温度数据，发现液力机械传动油油温超过155℃后，每7.2S温升5℃，升温速度较快。

失速工况即自动变速器中泵轮转而涡轮不转，失速的最大值发生在泵轮以最高转速旋转而涡轮静止不动时，这时的泵轮转速即为发动机转速。由于失速发生时，发动机所发出的全部能量都转化为液体的动能，所以液力变矩器中油液的冲击和温升相当大。

通过分析，确定该自动变速器异常高温问题发生时，变速器处于失速工况，即车辆已实施了驻车制动，而变速器异常处于行车挡（D挡），发动机转速较高运转时，发动机传出的动力直接带动变矩器的泵轮高速运转，此时涡轮处于静止状态，变矩器内的液力传动油液被高速旋转的泵轮搅动，发动机输出的动能全部转化为液力传动油的热能，此时变速器内油液的温升已超出散热系统冷却的能力，造成液力传动油液温度急剧升高，发生变速器高温问题，造成变速器损坏。

4  结语

对自动变速器中液力变矩器的工作特性来说，除增扭状态与偶合状态的分界点，即偶合器工作点之外，还有一个重要的点，这就是失速点。可以通过将选档手柄置于“D”位或“R”位时的失速转速，来检查自动变速器和发动机的整体性能;通过失速试验找出失速转速，与标准值进行对比，过高或过低均要分析原因，找出故障所在[1]。但在进行失速试验时，一定要注意液力传动油油液的温度变化情况，防止油液温度快速、异常升高，造成变速器损坏;同时，在使用自动变速器，尤其是在需要进行变速器取力时，特别要确定变速器档位是否正确，防止油液温度快速、异常升高，造成变速器损坏。

参考文献：

[1]徐安，喬向明.汽车自动变速器结构原理与使用检修[M].北京：人民交通出版社，2000，9.

[2]冯晋祥，吴际璋.自动变速器结构原理图册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]王恩伯.汽车自动变速器故障原因及检修方法研究综述[J].内燃机与配件，2020，No.311：179-180.