悍马4L65E变速器性能改进措施

文/上海 齐 明

悍马4L65E变速器性能改进措施

文/上海 齐 明

齐明

(本刊专家委员会委员)

美国索奈克斯工业有限公司中国代表处首席代表，美国达特茅斯学院工程科学硕士，上海交通大学材料科学硕士。

4L65E变速器被用于悍马(Hummer)、克尔维特(Corvette)等驾驶性能要求较高的车型上，而与4L65E非常相似的4L60E变速器更是被广泛应用在很多汽车上。这些车的功率一般都比较大，驾驶者对驾驶性能和操控感觉也有更高的要求。除了发动机的动力性能外，变速器也起着很重要的作用。为了提高驾驶乐趣，驾驶者往往要求换挡更敏捷、主油压增压更快和更强劲,以达到离合器和制动带更大的接合力，在高转速时要控制油压的突然降低，而且要避免4L60E与4L65E变速器在修改后经常出现的2-3换挡不顺问题。此外，还要求变速器在更高的工作强度下达到更长的使用寿命。这就需要我们对变速器的某些关键部位进行改进、提升，这些部位的技术改进要求都远超过普通原厂变速器的设计要求。

对此，SONNAX公司提出了一套提升4L60E/ 65E变速器的修包(零件号HP-4L60E-01，见图1)，对该变速器的性能和寿命都能起到大幅提升作用，这一类零件被称为“高性能变速器零件”。通过这个高性能修包，我们可以看出对4L60E和4L65E变速器的改进分别在油泵、阀体、蓄压器、伺服器和箱体上，每一处只有很小的一点改进，而且操作方便，正确地替换几个小零件即可。

一、油泵的改进

油泵中需要更换的主要零件是增压阀。增压阀是提升主油路增压速度的关键，主油压增压不足是变速器的常见的问题之一。增压不足会导致3-4离合器、2-4制动带经常失效或者换挡品质变差。SONNAX的这款改良型增压阀(图2)采用了更大的增压比，而且在制造工艺上达到了比原厂要求更小的滑阀与阀套之间的配合间隙，以达到最好的增压速度。此外，这款改进阀上比原厂件多了2个O形圈，这是为了防止阀套与油泵孔之间漏油，达到更好的增压效果。

除了这个增压阀外，位于主调压阀和增压阀之间的主油压调节弹簧也需要升级，这个弹簧的作用力和增压阀一起作用于主调压阀上，从而达到提升主油压的作用，高性能修包中的这个弹簧也经过重新设计，起到了增强主油压的作用。

油泵中的另一改进之处是油泵滑移弹簧，原厂的双弹簧设计效果并不理想，在发动机高转速下往往会发生主油压突然降低的问题。为了改善油泵在高转速时的输出稳定性，SONNAX对这款弹簧进行了特殊的设计，修包中的弹簧(图3)直接用来替换原来的OEM弹簧，即可有效解决这个问题。

二、伺服器的改进

伺服器(图4)上的油封密封程度和伺服活塞作用面积直接影响到对制动带的作用，尤其是在对驾驶性能要求较高的变速器中，伺服器上的问题会引起换挡疲软或者制动带反复烧坏的现象。更换修包中重新设计

的2挡和4挡伺服弹簧，并同时更换伺服活塞上的D形密封圈，会明显增加伺服器的作用强度，这也是成本最低的一个方法。

如果需要进一步增强变速器的性能，可以再更换SONNAX著名的“超紧固”2挡和4挡伺服活塞，这些重新设计的伺服活塞提供了更大的活塞作用面积和密封性，但它们并不包含在HP-4L60E-01这个高性能修包中，需要单独订购，其中1-2超紧固伺服活塞的零件号是77911-03K，4挡伺服活塞的零件号是77767K。

三、壳体上的改进

1．3-4蓄压器

在4L60E和4L65E变速器中，3-4蓄压器位于变速器的壳体上，此蓄压器活塞经常磨损，活塞不断往复运动导致蓄压器的销子和活塞之间的接触部位很容易磨损。当磨损达到一定程度后，销孔处的漏油量不再能被有限的油泵容量所补偿，导致换挡品质下降。

除了活塞中间的销孔磨损外，蓄压器活塞还经常被卡在蓄压器孔内。对此，SONNAX的蓄压器活塞进行了革新设计(见图5)，这种专利设计去除了原来的蓄压器销子，没有了销子，也就不需要活塞中间的销孔了，自然也就没有销孔的磨损和漏油了。

另外，改进的蓄压器活塞在外圆上增加了双重的密封圈，这样既增加了蓄压器活塞的密封性，也防止了活塞在蓄压器孔内的卡滞。实验证明，即便在几千次的循环运动后，这种无销蓄压器还能保持很高的密封性能。

2．伺服释放单向阀

这里改进之处同样具有创新性，因为在原厂的4L60E和4L65E壳体上根本找不到这个阀。SONNAX这种特有的专利设计解决了原来一直困扰变速器修理人员的2-3换挡问题。在4L60E和4L65E中，3-4离合器经常被烧坏，使用寿命较短，变速器修理人员于是在阀体隔板上加大节流孔以增加对3-4离合器的供油，从而延长离合器的使用寿命。

然而，油路的改变同时引发了3挡蓄压器油路的改变。这条油路有一个对3-4离合器油路的缓冲作用，它的释放速度影响着3-4离合器释放的速度，节流孔的改变破坏了这2条油路的同步性，导致了2-3和3-2换挡出现不连续的问题。为了恢复这2条油路的同步性，从根源上解决2-3和3-2换挡品质问题，就需要在图6所示的壳体位置上增加这个伺服释放单向阀(位于隔板和原厂#7锁球之间)，此阀对3挡蓄压器油路的充油不加限制，而对此油路的释放进行限制和调节，以达到和3-4离合器油路释放的同步性。此阀的安装孔由于OEM并不严格要求其尺寸大小，因此实际孔的大小可能会随变速器而变化，因此在阀上设计了O形圈以起到密封作用。

四、阀体上的改进

阀体上的改进有3个地方，分别是前进挡蓄压器改用无销设计、蓄压器阀上增加调节片以及在阀体隔板上扩大节流孔。

由于前进挡蓄压器活塞的不断往复运动会使中间的销孔处发生磨损，或者因为有些原厂蓄压器活塞的塑料材质产生裂纹，这里的漏油会产生入挡延迟、前进挡打滑、烧坏离合器或制动带等故障。因此，为了提高

性能，需要更换为无销的前进挡蓄压器活塞和新的密封圈，用来替换原厂的蓄压器活塞和销子以及原厂的D形密封圈。由于不再使用销子，因此需要将修包中所带的2个钢球压入原来的销孔内(见图7)。

阀体隔板上的节流孔必须根据图8所示的位置并且使用修包中所带的扩孔工具来进行修改。图8中共有3种尺寸的节流孔，分别是0.052inch(1inch=2.54cm)、0.086inch和0.093inch。使用修包中的工具就可将指定的节流孔扩大到这些尺寸。

在阀体上还有一个蓄压器阀，它是由一个阀套和滑阀组成的，其位置如图9所示。它控制蓄压器的油压，对蓄压器控制不良会直接影响换挡感觉，尤其是1-2换挡冲击。为了提高性能，需要在此阀的弹簧和阀孔末端之间插入一个调整垫片(已包含在修包内)。

五、1-2蓄压器的改进

最后需要改进的是1-2蓄压器。3个原厂弹簧都需要换掉，并且去除原来的蓄压器销子，用重新设计的波浪形弹簧、内弹簧和外弹簧替换(见图10)，并且用修包中提供的一个钢球压入原来的销孔。1-2蓄压器活塞和3-4蓄压器活塞一样，使用的是无销设计，外圆上还带有双重的密封圈。

通过对以上提到的4L60E/65E变速器的关键部位进行改进，可以大幅提升变速器的操作性能和使用寿命。更重要的是，其操作简单，不需要复杂的技巧，而且在维修过程中可以借此排除很多猜测点和不确定因素，使每次维修都能都到稳定的结果。

图9的喷油器波形是一种比较常见的接地控制波形，从图中可见脉宽波形是指低电平的有效部分。图10的喷油器波形是一种较少见的电源控制波形，从图中可见脉宽波形是指高电平的有效部分，即5.4ms。

四、占空比信号和脉宽信号的关系

ECU用于控制执行器的占空比信号和脉宽信号本质上是相同的，多数情况下，它们都是通过ECU控制三极管导通时间来控制执行器接地导通的。所以多数情况下占空比信号和脉宽信号都是计算低电平的部分。不同的是，占空比为一个高低电平周期中低电平部分所占整个周期的百分比，如图7中的占空比信号是8%；而脉宽则是指低电平的绝对时间长度，如图9中的脉宽为2.55ms。占空比在万用表测量档位上自定义为负号(-%)，就是波形显示的低电平有效部分，从波形上讲，这一段的波形与横坐标重合，因此波形为空，这就是占空比在波形显示上的定义由来。

图9喷油脉宽为2.55ms，也是低电平有效部分。如果以占空比来表示，则为喷油器控制信号的占空比为1.5%，即2.55ms/(8格+0.5格)×20ms/格=1.5%。图9的座标系中，假如急加速时喷油脉宽为5.10ms，如果以占空比来表示，则喷油占空比为3.0%。