捷豹正常行驶时突然出现剧烈的冲击现象

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背景

车型:2005年产美规捷豹轿车,搭载V8发动机,匹配德国ZF公司生产的6HP一26型6速电子控制自动变速器(图1),行驶里程为15万km。

现象

用户反映该车在正常行驶时突然出现剧烈的冲击现象,同时仪表板上的故障警告灯点亮,车辆也变得加速无力。但有时候如果关闭点火开关再重新起动发动机,则车辆又能恢复正常。由于起初故障出现的频率不高。所以车辆一直在使用,最近故障过于频繁,故进厂检修。 接车后,笔者进行路试发现,正常驾驶时(一般以1/4油门开车)1—2挡;中击,2—3挡冲击严重,其他换挡点感觉基本正常,同时偶尔在2—3挡后故障警告灯点亮。此时若停车再次行驶发现,车辆起步无力且不能换挡(实际上是锁挡),但关闭点火开关后试车又能恢复正常;小油门驾驶时(小于1/4油门开度)所有换挡点均不冲击。故障警告灯也不会点亮;稍微加大油门行驶(1/2~2/3油门开度)时,会出现1—2挡冲击,2—3挡冲击现象明显减轻,但容易导致仪表板故障警告灯点亮。

方案

回厂后连接故障诊断仪对车辆进行检测发现,控制单元故障存储器中记录的故障码含义是2挡换3挡故障。通过实际的路试过程及故障码含义分析,笔者认为应该是自动变速器的某个挡位油压偏低,导致控制单元增压的同时瞬问监测到错误的传动比,进而启动了应急模式(锁挡)。确切地讲故障应该是变速器打滑所致,对于变速器打滑故障,我们应该从以下几个方面进行分析: 01 控制系统在自动变速器的控制系统中,如果某个错误的信息导致控制单元进行了错误的调节,便会致使系统油压偏低,从而被控制单元通过进行输入及输出转速信号的比较而记录故障码或导致控制单元自身调控功能失效。 02 液压系统众所周知,在电控自动变速器的液压系统中,液压系统的控制是通过控制单元根据相应的输入信号对电磁阀进行控制,进而对机械阀门进行控制,最终实现对油路的控制。如果电磁阀、机械阀门及机械油路本身出现问题,会导致油路泄漏,从而造成换挡执行元件接合力矩不足,出现打滑现象。 03 换挡执行元件如果换挡执行元件本身的密封性能或机械摩擦元件出现问题,同样会导致打滑故障发生,一旦自动变速器控制、单元监测到打滑情况,会记录相应的故障码。 根据上面的分析,笔者决定先从简单的方面入手,利用故障诊断仪跟踪并记录相关动态数据(系统油压调节,换挡油压调节,输入、输出转速,以及油温等),包括发动机负载信息(节气门开度信号及进气系统的信号等),均未发现可疑之处。之后我们检查了ATF液面高度及质量,检查时发现ATF稍有不足,但质量很差,油液呈黑色并有少许不是很浓的臭味。在拆下变速器油底壳后,没有发现明显的磨损颗粒。根据上述检查结果。笔者决定更换ATF和滤清器(图2)再次试车。 在更换专用ATF和滤清器后试车发现,变速器在冷车状态下基本正常,但热车后故障再现,但故障出现的几率似乎没有原来高。根据试车的情况看,应该是液压控制阀体的问题或自动变速器内部机械元件问题。不过由于没有足够的证据进一步证明问题所在,所以不能轻易下结论,因此需要对自动变速器进行解体检查。为此,我们后来对变速器进行解体。除需要重点对2、3挡换挡元件进行检测外,还要对液压控制系统进行检测。 经解体自动变速器检查发现,3个离合器、2个制动器共5个换挡执行元件(图3)良好,摩擦片几乎没有磨损。 利用打压机通过施压孔(图4)分别对这些元件进行加压试验,这些元件均工作良好,因此机械方面出问题的可能性几乎被排除。 难道是液压系统及自动变速器控制单元的问题(该款变速器电子及液压控制单元集成在一起)?但又不敢轻易更换。考虑到该款变速器在2挡时参与工作的元件有离合器A和制动器C,3挡时参与工作的元件是离合器A和离合器B,那么出现故障时恰是2—3挡的瞬间,因此应重点考虑离合器B的压力调节。确切地讲,应该考虑从控制单元发出指令(TCM驱动电磁阀)到离合器B完全接合为止的整个控制过程。 根据实际故障症状的表现,结合各项动态数据的监测,说明控制单元对电磁阀的指令控制的时间曲线(不同载荷下的换挡时间曲线)应该是没有问题的。通过查阅维修资料得知,该款变速器共有6个高频率线性控制电磁阀(图5),其中EDS5电磁阀用来调节系统压力,EDSl用来调节离合器A的压力,EDS3负责调节制动器C的压力,EDS2则负责调节离合器B的压力。 EDS2、EDS4及EDS5电磁阀为反比例控制形式(即控制电流越小其输出的油压越高)。于是我们尝试着将EDS2、EDS4电磁阀进行位置互换,装复后试车发现新的问题,即车辆起步无力没有爬行,各换挡点均冲击,有时还会锁挡。通过这种对比试验(严格意义上讲是行不通的,虽说电磁阀的控制类型一样,但因每个电磁阀在每次换挡循环的工作频率都是不一样的,且在不同工况下其控制范围也不相同),基本可以确定问题的根源就是电液控制单元(图6)。 因为毕竟故障现象有所改变,故决定更换电液控制单元总成。 最后,我们更换了电液控制单元总成,并利用原厂故障诊断仪进行编程匹配。开始试车时换挡感觉还不是很舒适,但无论大小油门变速器不再进入保护模式,后来经过一段时间的路试学习后,故障彻底排除。

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