聊聊汽车自动变速器保养那些事(四)—自动变速器保养的原因

◆文/北京　薛庆文

聊聊汽车自动变速器保养那些事(四)—自动变速器保养的原因

◆文/北京薛庆文

薛庆文

(本刊编委会委员)

北京陆兵汽车技术服务有限公司培训讲师、北京清华大学国家骨干教师培训基地专家讲师、北京理工大学客座教授、全国汽车维修专项技能认证技术支持中心培训讲师及命题专家、国家质检总局汽车产品缺陷管理中心特聘专家、中国汽车维修技术总监俱乐部发起人、北京天元陆兵汽车科技有限公司总工程师、马来西亚汽车公会特聘讲师、2016年汽车自动变速箱智能养护大赛总策划兼总裁判长。

(接上期)

我们需要分析自动变速器的使用环境，如果使用环境较差比如灰尘、扬沙等问题，会使变速器内的油液产生油泥(图15)，过多的油泥会影响油路的畅通，容易堵塞滤清器，同时还会影响到液压系统的正常工作状态。

当自动变速器长时间处于较高温度下，容易让ATF产生油垢(图16)，因此也会影响油路的通畅，同时更会影响橡胶密封件的密封性(图17)，橡胶密封件长时间处在高温状态下容易老化，从而影响其密封效果导致液压系统压力下降，加剧摩擦元件的损坏。

另外，长时间处于较高温度环境下的变速器摩擦片(图18)，其表面容易产生铀化过程，一旦摩擦片表面形成铀化过程，那么其在摩擦过程当中的滑膜时间就会变长，不仅油耗损失过多，而且加剧变速器温度的升高过程。

图15　变速器油底壳内的油泥

图16　产生油垢的变速器壳体

图17　变速器内的橡胶密封件

图18　变速器摩擦片

其实自动变速器长时间处于高温影响最大的是ATF的状态：一是“量”，二是“质”。因为ATF属于液体，所以它在高温状态下容易挥发，在维修教材中我们经常会看到“定期检查自动变速器油量”，即到一定时间后随着油液的不断挥发，变速器油液的标准量受到影响，油量不足会导致齿轮的润滑不良，同时会影响液压控制的正常工作，严重时会导致变速器打滑烧片、油泵产生异响等情况。为什么新的ATF颜色鲜艳、清澈、透明，而长时间高温后的ATF就会形成焦糊状、颜色变为红褐色或黑色，这主要是ATF的“质”和性能发生了变化，当ATF性能逐渐变差后影响的因素有很多：齿轮的润滑、阀门的润滑、密封件的保护以及变速器的温度等。它们会趋于不良状态的发展过程，从而使变速器提前损坏进入修理阶段。自动变速器就像发动机一样存在机械元件的运转和摩擦过程，而且是在ATF的润滑前提下完成其工作的，因此变速器必须要在合适的时候进行保养作业过程。

5.自动变速器温度管理

我们在学习自动变速器保养常识中总是强调，ATF在长时间高温后性能下降及一些参数变化后对变速器的影响。那么ATF在低温状态时对变速器各个部件会产生不良影响吗？答案是肯定的。自动变速器各部件在冷磨损下带来的伤害也是比较大的，因此我们不能仅仅考虑高温对变速器部件或寿命的影响，同时也要考虑变速器在低温状态时对部件的影响(图19)。因此目前各个厂家不断推出关于自动变速器温度合理管理的技术。

相信大家都有考虑过发动机和自动变速器哪个温度上升快的问题，当然理论上讲同步是最好的。大家都知道发动机在工作中温度上升过程是很快的，但变速器的升温过程相对来讲要慢于发动机，如何缩短发动机和变速器之间的温差一直以来都是主机厂工程师们所研究的课题。缩短发动机和变速器之间的温度，可提高汽车燃油经济性，减少尾气排放，同时可延长自动变速器各部件的使用寿命。以前大家可能只关注自动变速器的冷却控制(防止变速器温度过高)，而忽略了低温控制。其实早期针对自动变速器的温度控制功能就已出现了，它是从软件和硬件两个方面来实施的。早期的温度管理功能与自动变速器的冷却控制类型关系不大，无论是最早的集成式冷却系统(与发动机冷却器集成)还是独立式冷却系统(图20)，均可以通过软件或硬件的方式来管理变速器的温度状态。

图19　发动机与自动变速器温度差异的好处

图20　自动变速器冷却控制类型

为了让变速器有一个合理的工作温度，缩短冷热差异，让变速器尽快离开低温状态并快速升温，早些年包括现在也有厂家是通过电控软件的形式来实现快速升温功能的，具体来说通过两种形式：低温时变速器电脑让变速器推迟换挡和延迟变扭器锁止离合器锁止来实现的，这说明都是通过变速器自身的功能来实现的，换句话说是通过功率损失或费油模式来提升变速器工作温度的。这样一来不仅影响环境，而且燃油经济性变差并对变速器内部机件在冷磨损状态下伤害较多。

后来在软件基础上又增加了硬件的方式来增进这一温度管理功能，比如在雪铁龙AL4型变速器系列当中，通过增加使用一个流量控制电磁阀的形式来提升变速器的升温过程(图21)。当变速器处于低温状态时自动变速器的冷却循环被停止，油液循环仅在变速器内部完成，也就是通过电磁阀的管理，在低温状态时变扭器做功后的ATF不进入冷却器进行热交换过程，因此就相当于在给变速器加热。当变速器温度逐渐上升后通过电磁阀逐渐打开去往冷却器的通道，当需要给ATF进行冷却时电磁阀就会完全打开热交换通道，变速器进入正常的冷却循环过程。这样至少可以加快变速器的升温过程，同时也可以缩短与发动机温度的差异，但仍然是通过功率损失的方式来实现这一功能，还存在着环保、油耗以及变速器的冷磨损等问题。

图21　雪铁龙AL4变速器的温度管理

除了在硬件方面使用流量控制电磁阀之外，还有的在冷却循环管路当中采用节温器的形式来解决变速器的升温过程。例如在早期奥迪Q7车型所搭载的09D型6挡自动变速器冷却循环管路当中，就使用了蜡块式节温器进行变速器ATF油液温度管理 (图22)。

图22　奥迪Q7越野车09D型变速器冷却循环管路

这个节温器被串联在变速器至集成式冷却器来油管和回油管中，其工作原理如图23所示，当变速器处于低温状态时，节温器蜡块体积未发生膨胀过程，因此节温器处于关闭状态，即来自变扭器做功后的油液经变速器来油管，在节温器处就被截止不能流入散热器中，并直接从变速器回油管回到变速器内部，此时相当于变速器循环管路的液压油并未与冷却系统形成热交换过程，也相当于类似发动机低温状态的冷却液小循环过程，因此这一过程就是变速器的ATF加热过程，如果没有节温器，那么变速器低温状态的油液提前进入到冷却器进行循环过程后，直接会影响变速器ATF本身的升温速度，所以增加使用节温器的目的就是尽快让变速器的ATF工作温度上升至正常工作温度，并缩短与发动机之间的温差，使车辆动力总成系统尽快脱离低温状态区域。

图23　节温器的工作原理

随着变速器油液温度的逐渐上升，节温器内的蜡块体积开始膨胀，从而开始压缩弹簧形成位移过程，此时变速器的加热过程被停止，来自变速器内经变扭器做功后的热油，通过来油管全部进入冷却系统，此时变速器真正进入ATF的热交换过程。停车后变速器温度再次降低后节温器被关闭，如果重新启动车辆变速器还要继续启动其加热模式，这样就保证了变速器低温与高温之间的变化时间被缩短，从而让变速器在更多的时间内都处在一个合理的温度下工作。

值得一提的是通过蜡块式节温器来进行的变速器加热过程，其实还是靠变速器本身(变扭器本身的能耗损失)来实现的。当然在电控软件方面也采取了低温延迟升挡时间来尽快实现变速器的升温过程，因为升挡时间被延迟其实就是低速挡位的停留时间变长了，越是低速挡变扭器的功率损失就会越多，损失的功率就变成了热能。

在早期奥迪A8轿车V8 TDI柴油电控发动机所搭载使用的09E型6挡变速器当中，也应用了热管理功能。它在独立冷却器管路中使用了一个电子旋转阀，通过这个电子旋转阀来为变速器油液进行冷却管理(图24)，其工作原理如图25所示，当变速器处于低温状态时，变速器ATF不需要冷却而需要一个加热过程。此时电子旋转阀上的N82电磁阀没有被电脑激活，因此旋转阀就会处于关闭状态，所以发动机冷却液不会流入到变速器独立冷却器中，这样变速器液压循环相当于是在变速器内部完成的，即变扭器做功后的ATF没有形成热交换过程，所以这一过程是变速器的加热过程。当变速器温度升高后(例如ATF温度达到80℃)，N82电磁阀被电脑激活，那么内部电子旋转阀开始旋转，并把发动机冷却液接通到变速器独立散热器中为变速器ATF进行热交换。

图24　带有电子旋转阀的奥迪09E变速器

图25　电子旋转阀的工作原理