液力自动变速器下线测试故障诊断分析与维修

高 佩 王 军 沈 航

(1.西安双特智能传动有限公司,陕西 西安 710119;2.西安法士特齿轮有限责任公司,陕西 西安 710117)

1 液力自动变速器的发展与应用

1940年美国通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上安装了第一台全自动变速器，由液力耦合器和行星排变速器及自动换挡系统组成。到了1948年，美国通用汽车公司又在别克汽车上采用了自动变速器，由液力变矩器和3个挡位的行星变速器及自动换挡机构组成。确立了现代液力自动变速器的基本构架。

由于液力自动变速器具有操纵简单省力、行车安全性高、行驶平稳、舒适性好、动力性好、燃油经济性好等优点，因此在各种车辆上得到了广泛的应用。在小轿车上，自动变速器差不多取代了手动变速器。在重型车上，自动变速器也有了突飞猛进的发展。

近些年，多个国家如美国、英国、意大利、德国和日本等都已建立了一批自动变速器生产厂家。例如：美国的Allison和德国的ZF。我国目前也形成了少量的自动变速器生产厂家，并且配套于小轿车、商用车及重载车辆上。

液力自动变速器结构复杂，零件种类多，其中特别包括有液压滑阀、电磁阀、多层级旋转配合、机电液一体化等复杂零部件结构。各零部件之间相互关联，相同的故障表现可能由不同的问题产生。我公司在液力自动变速器领域进行了8年的研发、实验和市场应用，期间针对下线测试有针对性的开发及应用经验。针对市场上的显示应用反馈，进行针对性改进，并制定标准的判定依据。

2 下线测试故障分类

液力自动变速器由液力变矩器、支撑壳体组件、行星传动系、液压系统和电控系统组成，其中任何一个系统发生异常，都会引发自动变速器无法正常下线测试通过。因此，有必要对自动变速器故障进行分类，以方便分析维修。根据自动变速器的结构特点，其下线测试故障分为四个方面：液力变矩器故障、机械故障、液压系统故障和电控故障。

液力变矩器故障，一般有扭矩比异常，表现在指定速比时输入、输出扭矩异常；还有效率低，油压不足、流量不足、轴承异常磨损和闭锁离合器异常等故障。

机械故障即行星传动系故障，包括轴承损害、摩擦副烧伤、油压异常、挡位异常、错装和漏装、异响、抖动、噪声、速比异常和扭矩能力异常等。

液压系统故障，常见的有泄漏、压力异常、离合器结合异常、阀工作异常、清洁度、油路互混和摩擦副黏连等。

电控故障，包括线控制面板信号异常、线路异常、电磁阀异常和电控逻辑紊乱等。

3 故障诊断分析

液力自动变速器下线测试不通过分两种情况：一种是重点故障，需要及时停机；另一种是性能差异故障，需要重复测试，并进行分析判断。两种故障从测试台拆下后，均需要对测试数据进行针对性的分析诊断，其诊断分析步骤如下(如图1)：

图1 故障诊断分析步骤

1.核实自动变速器的基本信息，包括类型、型号、是否带取力器、是否带缓速器等。

2.查看下线测试数据，低怠速时各挡位的工作状态，高怠速各挡位的工作状态，液力变矩器的工作状态、缓速器工作状态，是否加载工况。

3.对故障进行归类，是液力变矩器故障、行星传动系故障、液压系统故障还是电控故障。

4.对比自动变速器结构和工作原理，定位可能产生故障的位置。对提出的多个故障点进行对比分析，最终确立故障原因。

一般情况下，通过查看下线测试数据，即可判断出故障方向，但有时也存在特殊情况。例如下线测试只做了很短的时间，没有产生有效的下线数据，此时需要进行数据采集曲线查看，定位故障点。异响和外泄漏也是特殊情况，需要工程师在测试台进行现场排查。

下面对自动变速器几个典型的下线故障进行详细分析。

1.变矩器扭矩比异常 扭矩比是变矩器性能的体现，引起扭矩比异常的原因是涡、泵和导轮三个叶轮叶片异常。一种是叶轮叶片轮廓度不合格，另一种是叶轮机加工基准偏离。都需要拆解变矩器，对叶轮进行3D扫描，定位具体问题零件。

2.压力异常 压力异常有压力低、压力高或无压力等情况。遇到这些情况，首先需要了解自动变速器液压系统的工作原理和油路结构，找出压力异常的对应油路，然后沿着油路走向寻找油压异常的起点，这需要仔细分析自动变速器的下线测试数据，是否伴随有油液流量异常的情况。若油液流量异常，需重点查看油泵、测试工装等泄漏点对应机械结构；若油液流量无异常，需重点分析油液经阀类零件的走向，追踪前后油路压力的变化，定位异常油压点。若油压高，需查看油泵的流量信息，排除油泵对压力的影响，然后判断是否因为液压系统油路堵塞引起压力偏高，在压力高的测试前后进行分析检查，一般都能快速准确的定位到堵塞位置。

3.充油异常 引起充油异常的原因很多，常见的有清洁度差、截流口尺寸超差、配合油路偏离、活塞行程异常和油腔容积异常。因此，这类故障必须对自动变速器进行拆解，检查相关油路和零件尺寸。

4.自动变速器多次下线，测试通过与不通过均存在 此类问题首先对多次下线数据进行对比，分析各挡位的流量、压力是否存在压线的情况，若不存在压线，则可将电控故障作为下一步诊断和分析的方向。此时，需对自动变速器的控制面板、控制线束及电磁阀进行复测，以定位故障原因。

5.自动变速器烧伤 自动变速器烧伤分轻微烧伤和严重烧伤，轻微的烧伤会体现在下线测试时，测试台报一些故障；严重的烧伤体现为下线测试时，变速器冒烟。两种烧伤均需要分析下线测试数据和下线数据采集曲线，从数据采集曲线中定位发生异常的起点，拆解自动变速器进行检查。

6.测试台误报 有时也会出现测试台误报的情况，此时需要重新下线测试故障箱，已排查是否是测试台误报。若非误报，则根据故障进行分类诊断。

4 维修

除外围零件引起的自动变速器故障，直接更换外围零件外，其余均需要对自动变速器进行拆解检查和维修。而自动变速器结构复杂，液压油路长且多变化，盲目拆解维修会增加维修成本，加长维修工时，降低维修效率，同时还造成人员的浪费，因此，故障诊断分析的准确性对自动变速器维修起着至关重要的作用。

根据故障诊断分析，定位问题原因和故障点，有针对性的拆解维修自动变速器，以润滑流量低为例，其维修过程如下：

1.查看下线测试数据，进行诊断分析。以流量监测点为起点，向上查看，油泵、油滤、主油压及各离合器的工作状态，寻找产生异常的起点位置，根据自动变速器的机械结构、液压原理和油路走向，推断最有可能发生问题的机械结构。

2.拆解自动变速器。根据诊断分析定位的异常点，结合自动变速器结构特点和装配顺序，有针对性的的拆解自动变速器，查看密封圈是否有漏装、损坏，查看密封垫是否存在表面剥离、脱层，查看油路配合面是否错位、表面是否有接刀痕，查看油路是否存在缩松、泄漏点，阀是否存在异常开启、卡滞等等。

3.处理问题零件。损坏的密封圈、密封垫需要更换，查看相配零件，分析密封圈损坏的原因；打磨有接刀痕的零件表面，打磨完成后重新清洗，并检查零件表面平面度和粗糙度；错位配合面需要通过染色或尺寸测量进行检查，并更换零件；对存在缩松、泄漏的零件进行灌油、内窥镜、放大镜及X射线检查，并更换零件。

4.重新装配自动变速器。经诊断分析和检查后的自动变速箱需要补充零件重新装配，新补充的零件先经过清洗才能送自动变速器装配线进行装配；打磨、清洗引起密封圈损坏的零件；更换拆解下来的O型密封圈，避免出现二次泄漏。

5.水密实验。水密实验是检查外泄漏的直观方法，可以快速判断装配的正确性，及外露零件的密封性。

6.下线测试，验证维修是否有效。再次下线测试，对于下线测试不通过的变速箱至关重要，不仅能够验证维修是否有效， 还能给工作人员提供有力的证据，指导下一次有效的故障维修。

5 结论

液力自动变速器下线测试故障诊断分析和维修是一门理论与实际相结合的重要学科，更快速、更准确的服务还需要更专业的理论知识做后盾，更需要投入大量的时间和精力去现场学习和操作。同时液力自动变速器诊断分析和维修也是开发、生产自动变速器不可或缺的环节，每一次有效的诊断分析和成功维修都能够为设计工程师积累丰富的诊断经验，指导公司毛坯铸造、机加工、质检和装配现场，增强工作人员重新认识液力自动变速器，支持客户现场服务，也为后续设计更新起到一定的指导作用。