背景
2010款CA7204AT2型豪华奔腾B70轿车,发动机型号:LF型2.0L发动机,变速器型号:FS5A-EL手自一体5速自动变速器。VIN:LFPH4ABC791××××××。行驶里程:63150km。
现象
该车用户反映,AT故障灯有时亮,车辆上坡行驶没有劲,行驶中车底下有响声,高速行驶时没有响声。
分析
上举升机检查发动机3个悬置支架、传动轴无异常;检查两前轮悬挂,前减振器、前上悬臂、前悬挂后下控制臂、前悬挂前下控制臂、副车架连接螺栓都无松动,检查排气管、消音器与车身无干涉;检查 后减振器、后纵臂及连杆都无松旷现象,检查车下各部连接都正常。 用诊断仪F-ADS检索DTC,显示:P0744(滑转控制故障)、P0733(挡位3错误)两个故障码。分析故障码产生的机理: P0733挡位3错误(检测到错误的齿轮传动比),自动变速器以3挡行驶,当满足下列条件时,TCM会监 控前进挡离合器鼓的转数与副齿轮转数的转速比(前进挡离合器鼓/涡轮传感器信号;副齿轮/中间传感器信号)。如果转速比等于或小于0.863;如果该转速比等于或大于2.175;如果该速比在1.345~1.644之间,TCM认定3挡速比不正确,TCM存储故障码。执行故障保护进入N/A,TCC已启用。 P0744滑转控制故障,当以2GR驾驶车辆时,前进挡离合器鼓与副齿轮的转速比为1.334或更低,或者 1.645或更高。当以3挡驾驶车辆时,前进挡离合器鼓与副齿轮的转速比为0.9或更低,或者1.09或更高。以4挡驾驶车辆时,当前进挡离合器鼓与副齿轮的转速比为0.636或更低,或者0.817或更高,TCM认定速比不正确,TCM存储故障码。执行故障保护进入禁用滑转控制,TCC已启用。 用F-ADS诊断仪清除故障码,与客户一起路试确认故障现象,因为客户说车辆上坡行驶没有劲,找一 个坡度比较大路段试车,挂D挡起步正常,各个挡位升挡、降挡正常,在行驶中没有发现异常,客户说故障现象没有出现。中午客户自己开车时,故障现象出现,与客户按同一路线行驶,故障现象频繁出现。在正常路面上行驶,当车速在55~62km/h之间行驶时,车辆发出“咕噜、咕噜”震颤声,与车轮压到减速带的感觉一样。经反复试验发现,震颤发生时,车辆以3挡行驶,车速在40km/h升4挡时有发冲(变速器有震动)现象;车辆以4挡行驶,车速在50km/h升5挡时有发冲(变速器有震动)现象;车辆以5挡行驶,车速在62km/h,有发冲(变速器有震动)现象。 震颤主要发生在4挡要升5挡的过程中,如果加速顺利(急加速,故障瞬间消失,感觉不到震颤),稍有一点发冲的感觉,马上就正常了,继续提高车速,车速再高也没震颤声。当车速保持在55~62km/h匀速行驶时,车辆一直有震颤声,车速超过62km/h以上震颤消失,车速降低到55km/h以下震颤消失,车辆高速、低速行驶都正常无震颤现象,确认了故障在中速行驶有震颤,在4挡升5挡的过程中最明显。 奔腾B 7 0 自动变速器控制单元(TCM)采集车速、发动机转速、变速器油温传感器、节气门位置传感器等负荷信号,根据换挡控制程序,控制换挡电磁阀的接通或关闭,改变液压系统的液压油路的通断,从而改变其内部执行元件(离合器、制动器)的工作状态。通过这样的方式来控制行星齿轮机构(行星架、齿圈、太阳轮)的锁止及接通,从而实现准确及平稳的换挡。 奔腾B70电子自动变速驱动桥的操作分为3个系统: 电子控制机械装置——按照来自输入系统里的开关和传感器的信号, T CM向液压控制机械装置中的 ON/OFF类电磁阀以及工作循环型电磁阀输出与当前驾驶条件相吻合的信号。 液压控制机械装置——根据来自TCM的信号,每一个电磁阀操作接通控制阀体中的液压通道,同时控 制离合器的接合压力。管路压力由线性压力控制电磁阀A调节,工作循环型压力由工作循环型压力控制电磁阀B来调节。压力通路通过ON/OFF型电磁阀(换挡电磁阀D和E)转换。离合器啮合压力由工作循环型电磁阀(换挡电磁阀A、B和C)和ON/OFF型电磁阀(换挡电磁阀F)来控制。 动力传动机械装置——发动机传动力是通过液力变矩器传送给变速驱动桥的。传送的传送力能够根据工作循环型电磁阀(换挡电磁阀A、B和C)和ON/OFF型电磁阀(换挡电磁阀F)控制的离合器接合压力来操作各个离合器和制动器,行星齿轮将齿轮传动比转为最佳传动力。被改变的驱动力经由差速器传递到驱动轴,然后再传递到轮胎。 液力变矩器离合器(TCC)控制:TCM根据换挡控制结果选择并确定TCC图,并根据来自VSS、APP传感器以及其他开关和传感器的信号,TCM将信号发送至占空比型电磁阀A以及ON/OFF型换挡电磁阀E来进行TCC控制。采用了逐渐接合TCC的平稳TCC控制以减少TCC接合的震动。 TCC释放:确定TCC需要释放时,TCC会将一个关闭信号发送至换挡电磁阀E。在这种情况下,弹簧弹力将TCC控制阀向右推,液力变矩器压力作用在液力变矩器前室上,从液力变矩器那里释放TCC。 T C C接合操作:当T C M确定TCC操作平稳时,它会发送一个开启信号至换挡电磁阀E将TCC控制阀推向左。接合液力变矩器前室和换挡电磁阀A后,TCC逐渐增加发送至换挡电磁阀A的占空比(50Hz准时比) 信号。因此,作用在压力变矩器前室上的液力变矩器压力被换挡电磁阀A逐渐排出。通过这种方式逐渐排出液力变矩器前室中的液力变矩器压力,TCC平稳地向液力变矩器盖压下,实现了平稳的TCC操作。 奔腾的自动变速器,液力变矩器离合器锁止的工作条件是,车速在40km/h以上,挡位要在高挡位(3挡 以上),还有其他一些条件,比如自动变速器ATF温度,传动比、发动机负荷等,然后才会锁止,这时候传动效率接近100%,刚性连接。为了减小换挡冲击,换挡时如果离合器处于锁止状态,TCM将解除离合器的锁止,换挡动作完成后再自动恢复离合器的锁止。 自动变速器ATF冷却系统,采用了安装于发动机散热器内的水冷ATF冷却器,冷却由液力变矩器流出 ATF。ATF冷却器渗漏时,发动机散热器的冷却液进入ATF中,如不及时发现,将乳化ATF、腐蚀变速器内部零件导致自动变速器产生严重故障。 根据故障产生的机理及故障系统工作原理,分析可能的故障原因有: 01-01 ATF液位过低或恶化变质; 01-02 换挡电磁阀A、C、D被卡住; 01-03 管路压力过低; 01-04 压力控制电磁阀吸附; 01-05 油泵故障; 01-06 TCM故障; 01-07 前进挡离合打滑; 01-08 3-4挡离合器打滑; 01-09 控制阀体被卡住(旁通阀,TCC或3-4挡换挡电磁阀); 01-10 ATF冷却器故障; 01-11 液力变矩器故障。
方案
根据分析的故障可能原因和试车出现的情况,做如下基本检查。
02 ATF油位的检查。为了保证ATF油位高度的准确性,其步骤如下:
02-01 将汽车停放在平坦的水平地面上,并拉紧驻车制动器;
02-02 启动发动机并怠速运转;
02-03 踩住制动器踏板,将换挡杆移至R挡、D挡、M挡,并在每个挡位上停留2s以上,使液力变矩器和所有换挡执行元件中都充满ATF,最后将换挡杆移至P挡;
02-04 从油尺管内拔出油尺,将擦干净的油尺插入加油管后再拔出,油位高度在油尺的上刻线,ATF油位检查结果正常。
03 ATF油质的检查。检查ATF油质的方法是:拔出ATF油尺,将油尺上的ATF滴在干净的白纸上,发现ATF是粉红色(正常ATF的颜色为明红色,无异味)。拆下油底壳检查,闻不到ATF有烧焦气味,用手捻没有杂质或颗粒,但ATF油液是粉红色的,分析ATF被水污染(如图1所示),油质检查不正常,以污染变质。
分析变速器进水的可能原因,在发动机散热器内ATF冷却器损坏,冷却液从ATF冷却器进入、循环到自
动变速器内。拆下自动变速器冷却器进、出油管,用压缩空气向冷却器内打压,在发动机散热器盖打开时,发现有气泡出现,说明自动变速器ATF冷却器泄漏、损坏。于是更换发动机散热器总成(带变速器机油冷却器),更换滤清器,更换ATF后,试车,故障依旧。
04 测量系统管路油压。连接油压表,怠速运转发动机,管路压力4 2 0kPa(标准值33 0~47 0kPa);将换挡杆移至R挡,压力表读数为630kPa(标准值490~710kPa);将变速杆移至D挡,压力表读数为420kPa(标准值331~471kPa)。分析测量油压结果:管路压力测量结果在正常范围内,排除了油泵、油压调节器工作不正常的可能。
05 检查变速器上的组合插头和TCM插头之间线束阻值0.003Ω(标准值0.5Ω)正常;测量TCM2号搭铁
点阻值0.003Ω,搭铁良好;检查涡轮转速传感器、车速传感器插头和线束都连接牢固,自动变速器的线束搭铁点连接牢固,线束阻值也正常。
06 根据分析可能的故障原因,检查测量换挡电磁阀A和C(占空型)线圈阻值2.0Ω(标准值1.0~4.2Ω),换挡电磁阀D、E线圈阻值12.0Ω(标准值10.9~26.2Ω),压力控制电磁阀B阻值2.0Ω(标准值1.0~4.2Ω),换挡电磁阀F 阻值1 2 . 0 Ω ( 标准值10.9~26.2Ω),阻值均在正常范围内。加12V电压通电检查,换挡电磁阀A、C,都有“咔哒”工作声,D也有比较小的工作声,电磁阀检查都正常。
07 TCM 交叉验证, 把该车的TCM装到正常车辆上,试车,无故障现象;把正常车的TCM装到该车上,试车,故障依旧。
08 拆解自动变速器检查。外部检查、测量没有发现故障点,因为ATF内有水,需要拆解自动变速器进行检查、清洗。首先,拆下油泵检查转子无异常磨损,分解前进挡离合器,检查前进挡离合器主动盘、从动盘,只有轻微磨损,前进挡离合器片及活塞无泄压,检查3-4挡离合器活塞、离合器片、单向离合器检查都无异常。拆下变速器后盖,拆下2-4挡制动鼓,检查2-4挡制动带,低倒挡离合器驱动和从动离合器片,都没有不正常的磨损和烧蚀现象,即机械系统传动部件没有过多的磨损,变速器内部检查无明显故障存在,可以继续使用。彻底清洗自动变速器的所有零件、吹通油道,按操作规程组装变速器。然后,检查变矩器单向离合器正常,无打滑现象。根据故障症状和试车的情况分析,故障与变矩器离合器接合时有关,经试车确认,车辆以3挡行驶,车速在40km/h时,变速器震动现象出现;车辆以4挡行驶且车速在50km/h时,变速器震动出现;车辆以5挡行驶且车速在62km/h时,变速器震动出现。在4挡要升5挡的过程中,当车速保持在55~62km/h匀速行驶时,车辆一直震动最明显,继续提高车速,车速再高也没问题。挡位在3挡或车速40km/h以下,没有震颤,因为这时候锁止离合器是不接合
的。
分析震动在高挡位( 3 、4 、5挡),车速在40~62km/h之间有规律地出现,此震动点正与自动变速器的液力变矩器离合器锁止点相吻合。由此判定震颤故障是由变矩器离合器接合不良引起的。但接合不良又是由哪部分造成的呢?电控、机械系统已经排查了,故障点可能在液压控制系统的哪个部位,下面检查油液控制系统。
09 检查清洗主副控制阀体。为了进一步判断变速器液压部分是否存在故障,从变速器上拆下主控制阀体(如图2所示)、副控制阀体(如图3所示),分解阀体,检查手动阀、低速反向换挡阀移动正常;检查压力调节阀、换挡电磁阀,旁通阀、3-4换挡阀,移动正常无卡滞现象;再检查液力变矩器离合器控制阀、电磁减压阀、变矩器安全阀时发现阀芯被水腐蚀生锈(如图4所示),用改锥拨动后靠弹簧力不能回位,运动有卡滞现象(如图5所示)。
由于控制阀体运动不良,控制阀体卡滞使管路压力不平稳,引起的TCC啮合不良和打滑产生的换挡震动。当故障保护功能运行时,换挡震动会更加严重。
故障排除:更换ATF冷却器(在发动机散热器总成内, 配件编码C23015200K(AT)),研磨生锈的变矩器安全阀阀芯(如图6所示),反复冲洗变矩器(如图7所示),清洗主控制阀体及换挡电磁阀A/B/C/D/E,压力控制电磁阀A。
清洗副控制阀体及压力控制电磁阀B、换挡电磁阀F,清洗变速器内部零件,吹通各个油道,装复自动变速器。试车,各个挡位升挡、降挡正常,在所有挡位和各种车速下行驶均正常,车辆在4挡行驶且车速在55~62km/h匀速行驶时,车辆震颤现象不再出现,故障彻底排除。
备注
故障总结:通过该车故障的排除过程可以发现,该车的故障根本原因是,自动变速器ATF冷却器渗漏(裂纹),散热器内冷却液进入变速器ATF后,使ATF乳化变质,没有及时发现,腐蚀了变速器内的铁质零件,变矩器安全阀、换挡电磁阀等阀芯杆生锈产生拉伤和卡滞,所控制的油路不能正常开闭,工作油压不稳定,使液力变矩器离合器不能逐渐接合,从而不能控制平稳换挡,导致变速器工作时产生异常震动。 锁止离合器的接合和分离,是由TCM通过锁止离合器电磁阀来控制的。控制单元根据节气门位置传感器、车速传感器、涡轮轴传感器、挡位、换挡时刻和制动开关等信号进行分析,给离合器锁止电磁阀提 供占空比信号,改变了离合器锁止电磁阀的开度,从而控制离合器的动作。对于离合器锁止电磁阀的工作情况,TCM是通过发动机的转速和涡轮轴(输入轴)的转速差来监测的。当锁止离合器不工作时,发动机转速应大于涡轮轴转速200~300r/min;在锁止离合器接合过程中,两者的转速差应逐渐减小;当锁止离合器完全接合后,两者的转速差应该基本为零。通过检测可以判断是锁止离合器工作不好导致故障发生。在检查到自动变速器油质内含水,分析ATF变质将导致摩擦片异常磨损且磨料可能将油道堵塞,经检查发现油质虽然乳化,但无杂质,排除了油道堵塞的可能。 只有变矩器锁止离合器适时地工作,液力变矩器就能消除传动系中的冲击和保持高的传动效率。变矩器锁止离合器控制阀,控制锁止离合器的工作状态,锁止离合器控制阀磨损和卡滞会引起锁止离合器的工作不正常。通过检查控制阀体发现问题,变矩器离合器控制阀有卡滞现象。分解控制阀体,研磨变矩器离合器锁止控制阀芯杆、变矩器安全阀芯杆,研磨后将芯杆放进阀孔中,观察锁止控制阀芯杆、变矩器安全阀芯杆能缓慢的从阀体孔中滑出,将控制阀体组装好,用一字螺丝刀拨动所有阀的芯杆,都没有卡滞情况,移动自如,装复变速器,震颤现象消失。