行星齿轮自动变速器故障案例:

来自:谢平安
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(1)迈腾1.8TSI 09G变速器升挡缓慢: ①故障现象:一辆迈腾1.8TSI,行驶里程为70700km,09G自动挡变速器升挡缓慢,加速无力,油耗增加,噪声大。 ②诊断过程: a.用VAS5052A检测系统无故障记录。 b.检查空气流量计、节气门开度、加速踏板信号、燃油压力(低压、高压)、喷油脉宽、氧传感器及涡轮增压的数据对比正常车,数据均在正常范围内。对节气门进行基础设定,设定结果显示正常。 c.对车辆进行路试,发动机加速性能无异常,自动变速器升挡较慢,尤其是D4挡;切换到手动模式,车辆行驶正常,4挡、5挡、6挡升挡正常;初步判定影响车辆加速无力、油耗增加的原因在于变速器总以低挡位行驶。 d.检查自动变速器油,油质、油位无异常;更换变速器油并拆下滤网,未发现异常;考虑到手动模式升挡正常,可以排除变速器机械磨损问题。 e.检查4个轮胎的尺寸及型号,都在同一个等级内,排除了ABS信号导致变速器升挡缓慢这一原因。 f.用VAS5052A重点检查变速器电路方面及控制方面,读取02数据流,无论车辆在上坡平直路面还是下坡数据块004-3区一直显示“UP”,即上坡模式; 005-2区“HILL(坡度系数)”一直在60%~100%变化,正常车应该随着路况而变化。根据数据流的分析可以得出变速器升挡慢的原因是变速器一直处在爬坡状态(变速器要降速增矩),数据流如图10-5-1所示。 g.变速器内部没有识别上下坡的传感器,而变速器数据流中有坡度变化的数据,这个数据来自J540即电控机械式驻车制动器控制单元,如图10-5-2所示。电控机械式驻车制动器控制单元J540位于车内中控台区域。在中控台中


进行所有对电控机械式驻车制动器的启动和诊断。电控机械式驻车制动器控制单元有两个处理器,并且通过一个专用CAN数据总线与ABS控制单元联网。 电控机械式驻车制动器控制单元中集成了一个传感器串。它包括横向加速度传感器、纵向加速度传感器以及行驶偏转传感器。传感器串的信号不仅用于电控机械式驻车制动器,还用于ESP调节功能。从纵向加速度传感器信号可以推算出倾侧角。
h.断开J540,反复试车故障不再出现。更换J540故障排除。 ③原因分析: a.影响变速器控制器升挡的主要因素有发动机转速、节气门开度、加速踏板位置、发动机输出转矩、自动变速器输出转矩和车速等。 b.迈腾车还采用纵向加速度传感器来采集道路情况,若传感器误报信息会导致变速器逻辑岀现错误,导致错误的换挡操作。 ④处理方法:更换J540电控机械式驻车制动器控制单元。 ⑤专用工具/设备:VAS5052A。 ⑥相关提示:在故障诊断过程中,经常会遇到一些没有故障码,但车辆确实存在故障的情况。不能排除控制单元故障,把故障原因错误分析为在正常工况下工作,而导致控制单元未报故障码。在维修时不可一味换件处理,要打破惯性思维,了解控制原理并结合实际车况对控制单元进行分析。 (2)迈腾1.8TSI09G变速器升挡冲击: ①故障现象:一辆迈腾1.8TSI,行驶里程为2000km,09G自动变速器2挡升3挡冲击。 ②诊断过程:如图10-5-3所示。
③原因分析:自动挡车在急加速时会出现一个强制降挡的过程。车速20~30km/h时是2挡要升入3挡的换挡点,在这个时候松加速踏板即减小发动机负荷,车辆会从2挡升到3挡(如不再踩加速踏板,正常的车升挡过程会很平顺),但这时若踩下加速踏板即加大发动机负荷,发动机和变速器控制单元会认为驾驶员要超车,因此汽车被强制降低一个挡位行驶(注意,09G变速器如果此时正处于6挡,突然加大油门后会从6挡直接降到3挡),以满足驾驶员的需求,这时出现冲击是正常的。 如果换挡过于粗暴,可能原因如下。 a.变速器油压低,导致在急加速时变速器内部的油流动不畅,产生气泡,使离合器不能得到足够的油压,所以接合粗暴。 i.变速器内部缺油。 ii.油质过脏。 ⅲ.变速器的过滤器堵塞。 ⅳ.油泵长期使用,其磨损间隙过大(在保修期内一般不会出现这种现象)。 b.变速器内部的电磁阀工作不良(概率很大)。先测量一下N90和N283的电阻看是否超差,如图10-5-4所示。制动器B1和离合器K3之间存在转换的过程,又因为电磁阀N90和电磁阀N283都是随电流增大压力降低的,所以制动器B1和离合器K3产生干涉,原因如下。
i.电磁阀N90断电时压力不能迅速下降,即因离合器K3不能顺利接合,造成离合器K3与制动器B1产生运动干涉,从而使换挡粗暴。 i电磁阀N283通电时压力不能迅速升高,即因制动器B1不能顺利接合,造成制动器B1与离合器K3产生运动干涉,从而使换挡粗暴。 c.由发动机转矩变化产生的干涉。产生影响的原因是重叠换挡时控制时间有问题,造成冲击。发动机在换挡时推迟点火时间以达到减小转矩的目的,进而使换挡平顺,一旦发动机转矩干涉和变速箱的转矩传递不在一个时间重叠,便会产生冲击,如图10-5-5所示。
若G182、G195故障或有干扰都会使油压调节电磁阀的电流发生变化,这是产生换挡冲击的原因之一。 d.变速器内部执行元件本身的问题。在2挡换3挡的过程中,参加工作的执行元件有K1、K3和B1,可能产生换挡粗暴的原因是离合器和制动器的间隙过大或过小产生运动干涉。离合器是一个运动部件,运动的油液产生动态压力,此压力会直接影响离合器充油和泄油。离合器和制动器长期运行后,因摩擦,在离合器外毂出现沟槽,同样会影响离合器和制动器的正常运转。离合器和制动器外观检查如图10-5-6所示。
根据以上分析,此种现象为正常现象。 ④专用工具/设备:VAS5051、VAG1526、VAG1427B。 (3)迈腾1.8T09G自动变速器液力变矩器锁止离合器抖动故障分析: ①故障现象:一辆迈腾1.8T,行驶里程为58443km,车辆在行驶过程中,匀速加速时,50~80km/h换挡期间有明显的耸车现象,车辆在制动降挡时故障也比较明显。 ②诊断过程: a.该车保养正常。经销商分析该车故障,属于换挡冲击。 b.使用VAs5052A检查发动机控制单元、自动变速器控制单元存储器均未发现故障码。使用VAS5052A测量自动变速器各传感器到控制单元的线束,阻值在正常范围内(0欧)。运用引导性功能导航:发动机控制单元与进气歧管翻板匹配; 节气门控制单元匹配;匹配强制降挡开关;使用T10173调整多功能开关F125; 读取变速器各数据组都在范围内;读取发动机控制单元数据组01-08-32组数据为0.0%、0.0%。 c.试更换变速器控制模块(09G 927 750 GN)和阀体板总成(09G 325 039 D),故障未排除。对变速器进行动态匹配,启动值匹配了2次,故障没有排除。
d.再次用VAS5052A进行网关列表检测,结果正常,没有任何故障码。如图10-5-7所示。 e.询问车辆维修历史,并再次运用引导性功能进行数据检测,并分析如下(图10-5-8)。
仔细分析上述检测方法,发现该检测方法存在问题:运用引导性功能,数据反应滞后,不能正确检测到故障岀现时的瞬间响应数据。即当故障岀现时,数据由于变化滞后,在屏幕上显示数据正常;而当数据显示异常时,车辆运行正常。 因此,这种瞬间的间歇性故障,不能用引导性功能进行数据检测分析。 f.对数据流分析,其中关键数据是进入02-08-004和02-08-006数据组观测第三区和第四区。 经过反复观察分析,该故障出现时,02-08-004数据组的第四区实际挡位是4S或5S,即只有在4S或5S时才会出现故障。 02-08-004数据组第四区显示在4S或5S挡位时,观测02-08-006数据组第四区(液力变矩器锁止离合器滑脱数),当出现故障时,滑脱数有时出现100~500r/min,有时出现80~190rmin。该滑脱数变化急剧,而正常的液力变矩器锁止离合器滑脱数应是渐变的,这是问题的关键所在。 在故障出现的瞬间,发现发动机转速表指针也会随着滑脱数的变化而上下跳动。根据以上分析,故障是在4S和5状态,液力变矩器锁止离合器引起的抖动故障。 g.在现场分析诊断过程中,有人认为不是液力变矩器的问题,依据是发动机的动力是经过液力变矩器传到变速器的,如果是液力变矩器的问题,那么应该在各个挡位上都会有抖动,而现在故障现象是只有在4挡和5挡才感觉到抖动,因此,肯定不是液力变矩器的问题。这种分析判断是不全面的。 发动机的动力虽是经过液力变矩器传到变速器的,但是进一步分析液力变矩
器的动态控制过程,便会得知问题的原因。 从理论上讲,09G自动变速器的前进1~6挡,每个挡位都有H、S、M三个状态,从数据组上可以看出,1挡有1H、1S、1M,2挡有2H、2S、2M状态等,H是指液力变矩器液力耦合状态,即液力变矩器锁止离合器完全打开;S是指液力变矩器锁止离合器控制状态,即液力变矩器锁止离合器由N91电磁阀占空比控制锁止的过渡过程;M是指液力变矩器锁止离合器锁止关闭状态,即液力变矩器锁止离合器完全接合。 从实际控制过程看,虽然理论上每个挡位都有H、S、M三个状态,但实际车辆正常运行过程中,H、S、M三个状态不是在每个挡位都实际出现的。在正常驾驶车辆过程中,在数据流上读不到1S、1M和2S、2M。因为此时车辆是在起步状态,负荷非常大,从发动机传到液力变矩器泵轮的转速和涡轮的转速相差太大,即滑脱数太大,自动变速器控制单元不会发出控制锁止离合器锁止的指令,所以实际运行过程中读不到1挡、2挡的S和M状态。同理3挡也是负荷较大的状态,在正常驾驶情况下,也读不到S和M状态,在特殊试车情况下,3挡可能出现S和M状态。这就是为什么该车正常驾驶过程中1挡、2挡、3挡感觉不到抖动故障发生的原因。 当车辆运行到4挡和5挡时,此时车速越来越快,负荷相对起步状态大大减小,泵轮转速和涡轮转速的滑脱数相对减小,自动变速器控制单元发出控制锁止离合器锁止的指令,以占空比信号控制N91电磁阀逐渐加大滑阀箱锁止离合器油路的油压,从而实现锁止的过渡过程。在4S和5S状态过渡过程较长,以实现平顺性,避免冲击。该车故障现象,正是发生在4S和5S状态。 当车辆运行到6挡时,由于车辆已高速运行,在数据流上可以看出,当升至6挡,由6H状态迅速进入6M锁止离合器关闭状态,6S状态一闪而过,即液力变矩器锁止离合器的占空比控制锁止的过渡过程非常短暂。这也是为什么在6挡上几乎
感觉不到抖动现象的原因。 ③诊断结果:通过以上综合分析,确认是液力变矩器锁止离合器导致故障发生的。 ④处理方法:更换液力变矩器、ATF油、滤网、油底壳垫。 ⑤专用工具/设备:VAS5052A。 (4)速腾09G变速器线束断路导致挂挡冲击仪表板挡位显示红屏: ①故障现象一辆速腾轿车,行驶里程为37163km,行驶时仪表盘挡位显示区红屏。 ②诊断过程: a.接通点火开关,发现仪表盘挡位显示区红屏,如图10-5-9所示。
b.使用VAS6150读取车辆故障储存器。 i.发动机控制单元故障码为18060“请读取安全气囊控制单元的变速箱控制单元静态”,如图10-5-10所示。
ii.变速器故障码为00258“电磁阀1-N88断路/对正极短路静态”、00349“电磁阀10断路/对正极短路静态”,如图10-5-11所示。
c.根据故障码结合电路图测量变速器控制单元与电磁阀的线朿连接情况,在拔下变速器上14芯插头时发现线束有维修过的痕迹,进一步检查发现第9号针脚连接线已断开,如图10-5-12所示。
③原因分析:由于变速器线束T14/9号线断开,导致电磁阀N283无法工作。 ④处理方法:修复线束。 ⑤专用工具/设备:VAS6150、线束修复箱。 ⑥相关提示:随着车载电子设备的广泛应用,在维修一些故障时要很好地利用专用仪器及设备,这样可以有效地提升效率。 (5)速腾1.6L自动变速器换挡杆无法移动: ①故障现象:一辆速腾1.6L轿车,行驶里程为50065km,仪表挡位显示全红,钥匙无法拔出。换挡杆置于P挡时,换挡杆旁指示灯显示“R”,如图10-5-13所示。
②诊断过程: a.首先使用VAS5052A进行检测,变速器有1个故障码,18253“读取转向柱电子系统控制单元-J527-的故障代码存储器静态”(图10-5-14)。 b.再读取“16—转向柱电子设备”,有1个故障码,02413“选挡杆停车位置锁止开关-F319不可靠信号静态”(图10-5-15)。
c.读取转向柱控制单元数据流。当换挡杆置于P挡时,转向柱控制单元显示“换挡杆上的P挡锁止开关识别”(图10-5-16),说明P挡开关F319与实际P挡相符。为了进一步查找故障点,移动换挡杆,用VAS5052A读取,发现转向柱控制单元收到的信号与实际挡位相符,说明F189通过CAN总线传递给J527的信号被正常接收。 d.进入“02—变速箱电子设备”读取数据流(图10-5-17)。当换挡杆置于P挡时,VAS5052A显示“所选挡位(实际值)R”,说明变速器控制单元接收到的挡位信号为R挡,与换挡杆位置“P”不符。
e.经过以上检测综合分析。
i.变速器控制单元接收到的挡位信号来自F125多功能开关。 ⅱ.转向柱控制单元接收的挡位信号来自F189。 iii.经过以上检测证实,转向柱控制单元接收到的挡位信号与实际相符,初步分析故障可能为F125多功能开关损坏所致。 f.重点对F125多功能开关进行检测,发现换挡拉索未固定,造成换挡操纵杆移至P位时,F125开关无法随换挡操纵杆到达指定的位置(图10-5-18)。
③原因分析:换挡拉索未固定,移动换挡操纵杆时,多功能开关F125不能随换挡操纵杆到达指定位置,造成F125开关信号与F189的挡位信号不符。 ④处理方法:重新固定换挡拉索。 ⑤专用工具/设备:VAS5052A。 ⑥相关提示:变速器控制单元接收F125多功能开关信号,转向柱控制单元通过CAN总线接收F189的信号。安全起见,当变速器多功能开关F125位于R挡时(此时手动换挡阀位于R挡),换挡操纵杆旁的指示灯显示“R”,同时起动机无法运转,钥匙无法拔出。 (6)新宝来自动变速器异响诊断: ①故障现象:一辆新宝来1.6L自动挡轿车,行驶里程为16417km,行驶中变速器伴有“嗡嗡”声,且随车速的升高声音增强。 ②诊断过程:经过路试,确认“嗡嗡”声来自于变速器内部,且随车速的升髙而增大。为进一步确认故障,将换挡操纵杆置于1挡,加速声音不明显;置于2挡,异响有所增强;将换挡操纵杆置于“3”挡,车速约50km/h时响声较明显,这时略微松开加速踏板和压紧加速踏板,声音无明显变化;当车以4挡行驶时响声显著增强。 ③原因分析:根据故障现象和工作原理分析如下。在整个试车的过程中可以判定,不是某个挡位齿轮发出的响声。因为在3挡时变速器内部拉维娜式行星齿
轮之间是不存在相对转动的(图10-5-19),所以可以判定是在1挡、2挡、3挡、4挡行驶时均能参加工作的元件发出的响声。仅有以下两种可能原因。 a.齿轮响。 i.差速减速器异响,如图10-5-20所示。
ii.主动齿轮和被动齿轮响,如图10-5-21所示。
b.轴承响。 i.小齿轮轴上的轴承响,如图10-5-22所示
ii.主动齿轮和被动齿轮上的轴承响,如图10-5-23所示。
将车辆举起挂入D挡并保持行驶状态,用听诊器在车下方可以听见声音是从变速器后盖处发出的。从响声的特点可以判定是轴承发出的声音(“嗡嗡”)还是齿轮发出的声音(“咔啦咔啦”)。 ④处理方法:拆下后盖内主动齿轮和被动齿轮,发现被动齿轮轴承已被磨出麻点。更换后故障排除。 ⑤专用工具/设备VAG1924、WAG1332、VW408、Vw402、Vw432、Vw510、VAG1582、V172。 (7)新宝来自动变速器不升挡: ①故障现象:一辆新宝来1.8L轿车,行驶里程为78241km,该车较长时间高速行驶过程中,发动机转速突然上升到4000r/min,而车速却约为70km/h。 ②原因分析:针对此种现象,试车确认此故障是由变速器油温过高(140℃以上)导致的。同时读取变速器控制系统故障码,如图10-5-24所示。
可能故障原因如下: a.变速器散热器本身故障。 b.变速器油温传感器故障。
c.变速器油质脏、流动性差,影响散热。 d.发动机冷却系统故障:风扇没有高速运转;节温器损坏,不能完全进行大循环。 e.防冻液变质,堵塞变速器散热器,或者在冷却循环系统内部形成水垢,使管径变细,影响冷却液的流动。 f.变速器的液力变矩器打滑,没有刚性传动。 ③诊断过程: a.检查变速器油颜色正常,如图10-5-25所示。可以判定变速器散热器没被击穿。若检查变速器油没有发现乳白色液体,不代表变速器油里面没有进水,可能是因为进水量较少,不易分辨而已。
b.进入02-08-005第一区,如图10-5-26所示。经观察,发现变速器油的温度变化正常。一般正常的变化应该是一摄氏度一摄氏度地向上或向下增减,故障传感器的温度通常是3℃、5℃甚至是更大的跳动幅度。
c.检查风扇正常。用VAS5051进入01-08-001第二区,监控水温传感器的数值正常,如图10-5-27所示。若水温过高,应先处理水温高的故障,再排除油温高的故障。 d拆下节温器检查未发现有卡滞现象。拆开变速器散热器的两根水管,发现有白色物质沉积(图10-5-28),检查防冻液有变质,产生水垢。 e.检查冷却系统的冷却液分配管,发现冷却液分配器小孔被水垢堵塞,如图10-5-29所示。
f.变速器在M3或M4挡时,用VAS5051进入02-08-007第二区,观察该区域数值变化是否正常,如图10-5-30所示(正常值为0~30r/min)。
④处理方法:拆下变速器散热器,将两根水管连接到一起,怠速至发动机进行大循环,再把发动机散热器下面的水管拆下放水,反复清洗几次,待循环水里无杂质后,更换新的变速器散热器,加冷却液试车,故障排除。 ⑤专用工具/设备:VAS5052A、VAS5051、T10007。 ⑥相关提示: a.需认真清洗冷却系统管路。 b.清洗发动机散热器时,可使用专门清除水垢的添加剂,效果明显。 (8)行驶中耸车: ①故障现象:一辆新宝来1.8L轿车,行驶里程为78241km,行驶中一直伴有耸车现象,变速器型号为09E。
②故障分析: a.只有慢慢提速时才有耸车现象,加速比较快时没有此现象。当速度超过30kmh时耸车,读取发动机无失火现象,检查车辆车身、底盘均正常,读取变速器数据,耸车不是出现在升降挡时,将ABS插头断开试车,故障依旧,试更换轮胎,故障依旧。 b.经过反复试车后故障原因锁定在变速器部分,因耸车不是出现在升降挡,所以怀疑液力变矩器有故障。在车辆快速提速的瞬间,为了保证换挡行驶舒适性并减少冲击,偶合器会有短暂的打滑现象(转速差较大);当车辆达到一定速度后加速时,偶合器处于基本锁死状态(转速差较小)。 c.当该车出现耸车现象时,发现发动机转速(偶合器输入)与变速器输入转速(偶合器输出)差别较大,怀疑偶合器打滑(应该锁死)。 ③处理方法:拆卸变速器,更换偶合器后故障排除。 ④附加分析:由于在偶合区(没有转矩成倍增加的情况),液力变矩器以接近1:1的比例将发动机输入转矩传递至变速器,但是泵轮和涡轮之间有4%~5%的转速差,因此有能量损失。故现在汽车多采用带锁止离合器的综合式液力变矩器,通过机械方式将泵轮和涡轮连接,传递发动机动力。 a.当起步或低速时,离合器分离,变速器正常工作,增加转矩并传递转矩。 b.当车辆以高速(≥50kmh)行驶时,锁止离合器接合。这时,由于泵轮和涡轮转速差为零,没有涡流产生,如图10-5-31所示。
(9)高速行驶时变速器故障灯报警,无动力啮合: ①故障现象:一辆A8 D4 3.0T轿车,高速行驶时变速器故障灯报警,无动力啮合,其行驶里程为71000km,变速器型号为0BK。 ②故障分析:客户反映该车在高速行驶时会出现加速反应慢,进而变速器故障灯报警,无动力啮合(大约连续行驶100km以上)。使用VAS6150B进行检查时发现变速器控制单元报故障码为2546 P063400 96 PCM/ECM/TCM(内部温度过高,偶发),通过引导型故障进行检查,发现控制单元G510中的温度传感器检测到温度高于150℃。由于变速器的热模式(图10-5-32),导致车辆无动力啮合。
询问驾驶员得知,车辆在无动力啮合时,发动机的水温正常,由于该车使用了创新型热量管理(ITM),怀疑变速器散热不好,导致变速器进入热模式。通过ELSA里的冷却液软管的连接图发现,变速器油冷却系统阀门N509对ATF的冷却起到关键作用,检查N509时发现,该阀门是常闭的(图10-5-33)。通过自学手册了解到N509在通电状态下应该是闭合的,断电时N509打开,说明N509已损坏。由于长时间的高速行驶,ATF得不到正常的散热,导致油温过高,使车辆最终不能行驶。 ③处理方法:更换变速器油冷却系统阀门N509。

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