背景
2010款奔腾B70 配置2 . 0 L LF发动机、FS5A-EL手自一体5速自动变速器。VIN:LFPH4ACC3A1××××××。行驶里程:98520km。
现象
该车用户反映发动机故障灯、AT故障点亮,挂D挡起步闯车,在挂R挡起步时闯车严重,车辆能够行驶,没有特别异常的现象。
维修技师接车后,
用奔腾专用F - A D S 诊断仪检测DTC,有P0741,液力变矩器离合器(TCC)保持关闭;P0771,换挡电磁阀E卡闭。两个故障码存储如图1所示。
分析
用F-ADS 诊断仪数据记录器功能, 监测怠速时的管路压力为1275kPa( 标准压力值330 ~ 470kPa),无论是在空挡还是挂D 挡、R 挡时油压都在1275kPa 不变,但此时挂D 挡或R 挡位车辆都能够起步行驶。监测到的油压不正常时,从P 挡移到R 挡冲击严重,从P挡移到D 挡冲击比R 挡轻一点。分析闯车现象是TCM 检测到有故障存在时,执行了故障保护功能。用F-ADS 诊断仪清除DTC,AT 故障灯熄灭后,再监测管路系统油压:怠速时管路压力420kPa(标准压力值为330 ~ 470kPa);R 挡压力590kPa)标准压力值为490 ~ 710kPa);D 挡压力420kPa( 标准压力值为330 ~ 470kPa),监测结果说明油泵及调节器工作正常,系统管路油压在正常范围内。 在清除DTC 的情况下,与客户一起进行路试,确认故障现象,挂D挡起步正常,1 挡升2 挡位正常,2 挡升3 挡正常, 3 挡升4 挡时有轻微闯车现象;降挡时,4 挡降3 挡有发冲的现象,4 挡升5 挡时都没有闯车现象;车辆正常行驶时,大约行驶15km 后发动机故障灯、AT 故障灯点亮。清除DTC 后,继续行驶,经过几次试验,确认车辆自动变速器在5挡行驶中遇到上坡时,发动机故障灯亮、AT 故障灯容易点亮。交叉验证TCM,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,故障灯依旧点亮。
方案
车辆回厂后,首先检查ATF 油位、油质。为了保证ATF 油位高度的准确性,其步骤如下:
01-01 将汽车停放在平坦的水平地面上,并拉紧驻车制动器;
01-02 启动发动机并怠速运转;
01-03 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;
01-04 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;检查ATF 油质,拔出ATF 油尺,将油尺上的ATF 滴在干净的白纸上,ATF 的颜色为明红色,无烧焦味、无恶化变质、无异常。ATF 油位正常、ATF 油质检查未见异常。
再做迟滞试验及发动机失速测试。
02-01 时间延迟试验。从N 挡位移到R 挡0.5s 开始蠕动,从N 挡位移到D 挡0.5s 开始蠕动。标准时间
延迟:从N 位置到D 范围0.4 ~ 0.7s,从N 位置到R 位置0.4 ~ 0.7s。变速器时间延迟实验在正常范围时间内。
02-02 发动机的失速转速测试。启动发动机,左脚用力踩下制动踏板,把换挡杆拨到D 挡位范围,右脚逐渐踩下加速踏板,读取到发动机最低转速值是2400r/min(标准值奔腾B70LF 发动机2300 ~ 2900 r/min,L3发动机2200 ~ 2800 r/min)。把换挡杆拨到R 挡位范围,右脚逐渐踩下加速踏板,读取到发动机最低转速值是2400r/min。
该车发动机的失速转速:D 挡、R 挡都是2400r/min。发动机失速转速在正常范围内,说明变速器内部没有明显的打滑故障现象。
02-03 测量发动机在失速转速下管路压力。发动机在失速转速下管路压力为:D 挡800kPa(正常车辆是800kPa),R 挡1275kPa( 正常车辆1275kPa)。失速转速正常,失速时管路压力R 挡、D 挡与正常车辆一致。
接着,检查变速器组合插头至TCM 插头之间线束阻值。用万用表电阻挡测量变速器上的组合插头至TCM 插头之间导线阻值为0.03Ω(标准值0.5Ω), 在正常范围;测量TCM 2 号搭铁点与接地点阻值为0,搭铁良好;检查涡轮转速传感器、车速传感器插头及线束都连接牢固,线束阻值也都正常。
检查自动变速器液压控制阀体及电磁阀。拆下自动变速器油底壳检查,发现油底壳有铜质粉末,说明变速器内部机械部分有不正常磨损,需要进一步检查主控制阀体。拆下主控制阀体总成,拆下6 个电磁阀,检查换挡电磁阀是否被卡住。用万用表电阻挡测量换挡电磁阀A、B、C 阻值都是2.4Ω 左右(标准值1.0 ~ 4.2Ω),换挡电磁阀D、E 阻值15Ω( 标准值10.9 ~ 26.2Ω),阻值在标准范围之内。通电试验检查A、B、C、D、E 换挡电磁阀有“咔哒”工作声,无卡滞现象,电磁阀E 无异常,电磁阀检查都正常。
清洗主控制阀体。分解检查阀芯与孔的配合间隙并清洗主控制阀体,分解检查换挡阀、压力调节阀、换挡电磁阀、挡位减压阀、变矩器安全阀都正常。检查控制阀体没有发现异常及故障部位。
检查变速器机械部分。在外部检查、测量没有发现故障部位,拆下自动变速器,检查变矩器单向离合器没有发现异常。拆解自动变速器检查,拆下变速器后盖,拆下2-4 挡制动鼓,检查2-4 挡制动带有不正常的磨损和烧蚀现象,检查单向离合器没有不正常的磨损,检查3-4 挡离合器活塞、离合器片都无异常,机械系统传动没有严重磨损,可以继续使用。分解前进挡离合器,前进挡离合器主动盘、从动盘都正常,用气压检查前进挡离合器活塞无泄压,检查3-4 挡离合器密封正常,检查到前进挡离合器供油密封环时发现,密封环无弹性(在油泵壳体上),于是更换密封环,又更换了2-4 挡制动鼓、2-4 挡制动带、后壳及密封环,装复变速器,试车,AT 故障灯依旧点亮。
最后,检查液力变矩器。分析液力变矩器工作原理及故障码形成机理:奔腾B70FS5A-EL 自动变速器,
液力变矩器(TCC)锁止离合器装置,在特定情况下通过机械方式使泵轮与涡轮啮合,直接地,而不是通过液压方式,传输动力(如图2 所示),防止液力变矩器滑转损失。
液力变矩器得到足够的变速效能以及发动机的输出功率相适应的液力变矩比。
自动变速器TCM 根据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 进行TCC 控制。采用了逐渐接合TCC 的平稳控制以减小TCC接合时的震动。
当TCM 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 以将TCC 控制阀推向左(如图3 所示)。
接合液力变矩器前室和换挡电磁阀A 后,TCM 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,作用在液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。
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(如图4 所示)。
爬坡控制操作:如果在正常驾驶或锁止情况下加速踏板完全释放进行减速时发动机转速超过设定值,则换挡电磁阀A(占空比型)以及换挡电磁阀E(ON/OFF 型)会运作以进行滑转锁止控制(锁止离合器接合)。
P0741— 液力变矩器离合器(TCC) 保持关闭。TCC 运行时发动机转速与涡轮转速之间的差大于100r/min。故障保护功能,禁用TCC并最大化管路压力。
P0771— 排挡电磁阀E 卡闭。TCC 运行期间在D 挡位以4 挡驾驶车辆时,发动机转速与涡轮转速之间
的差大于100r/min。故障保护功能,禁用TCC 并最大化管路压力。
分析两个故障码的形成机理,都是TCC 运行时发动机转速与涡轮转速之间的差大于100r/min。通过上述检查,排除了电气控制方面和液压控制方面、制动器及离合器磨损等导致的故障。再次用诊断仪数据记录器,确认自动变速器在行驶中,发动机故障灯亮、AT 故障灯点亮时,发动机转速与涡轮转速数据。在变速器升入5 挡后,加速发动机时检测到的数据流为发动机转速3917r/min、涡轮转3787r/min(如图5 所示),滑转达到120r/min,滑转大于规定值,说明锁止离合器打滑,液力变矩器内部有故障存在。
故障排除:拆下自动变速器总成,更换了液力变矩器(如图6所示),配件编码FNS519100A,装复变速器后,用诊断仪清除DTC。
上路试车,行驶80km,发动机故障灯、AT故障灯不再点亮。用诊断仪检查DTC,无故障码存储。奔腾B70自动变速器的P0741、P0771故障码不再出现,自动变速器AT故障灯点亮故障彻底排除。
备注
故障总结: 该车的故障码P0741、P0771按故障码分析应该是电磁阀E故障或TCC控制阀工作不良,引起TCC保持在关闭状态。经检查电路及控制系统,排除了液压控制及电路控制方面的故障。通过数据流分 析,最后确认该车是变矩器内部锁止离合器先打滑,导致的存储换挡电磁阀E卡闭故障码的存储。 引起该现象的原因很多,如变速器油质,油泵压力,TCM 控制模块,控制阀体,调压电磁阀,液力变 矩器(锁止离合器磨损)打滑故障等等。液力变矩器(TCC)打滑故障的判断比较复杂,需要由表及里、先简后繁、逐步解决来进行检查工作,先检查ATF 油位、油质,未发现异常,并对自动变速器进行时间延迟、发动机失速、发动机失速油压等试验,又交叉验证TCM,分解变速器检查没有发现故障点,试车,自动变速器故障依然出现。 最后分析到判断液力变矩器,锁止离合器故障对车辆会产生很大的影响,而锁止离合器的常见故障有锁止离合器不能接合、不能分离、接合不良及打滑等。其故障现象多种多样,因此掌握其工作原理、特点以及分析故障的方法是很重要的。 锁止离合器的接合和分离是由TCM 通过锁止离合器TCC 电磁阀来控制的。TCM 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TCC 电磁阀提供占空比信号,改变了TCC 电磁阀的开度,从而控制离合器的动作。对于TCC 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。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,若大于100r/min 时TCM 存储故障码。 根据DTC 确认变矩器锁止离合器工作不良时,在试车时连接诊断仪,诊断仪中会根据选择自动显示锁止情况。当电磁阀锁止了TCC 时,在锁止状态时急加油试验,如果发动机转速起不来,说明已锁住;如果发动机转速随油门一起增加,说明根本没锁住。可以根据锁止电磁阀的特性,对锁止电磁阀直接通电测试,发动机怠速运转时踩住制动踏板,将换挡杆置入D 位,直接对锁止电磁阀通电。若通电后发动机立即熄火,说明锁止正常;如果不熄火或发动机转速稍有下降,说明变矩器离合器锁止不住,需要更换液力变矩器。 该车的检修多拆一次变速器总成,并且分解检查了变速器,交叉验证了TCM 。由于锁止离合器在液力 变矩器内,并且不能分解,只能通过排除其他方面的故障来确定、判断锁止离合器是否存在故障。通过上述几方面的检测及排除,最后分析故障在变矩器锁止离合器上,由于TCM 控制模块可以对锁止离合器的结合状态进行监控,检查锁止离合器的功能,可以利用诊断仪读取变速器的数据流。 奔腾B70 自动变速器的P0741、P0771 两故障码同时出现时,可以优先通过发动机转速和涡轮转速(输入轴转速)的差值来判断液力变矩器离合器工作的状态和滑转程度,快速确定液力变矩器是否存在故障,会减少大量排查的工作。