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        自動變速器液壓控制基礎——電磁流量計的鎖止控制

        來源:www.housetremont.com作者:發表時間:2019-10-25

         
            在當今的汽車自動變速器中,電磁流量計的鎖止離合器需要頻繁動作,電磁流量計的鎖止控制已成為影響駕駛性能的一個關鍵部位。
         
            多數的電磁流量計失效都與鎖止離合器的故障以及變速器過熱有關。在不同的電磁流量計上,控制油路的布置和結構設計也不同。因此,我們在分析這些故障的原因時,就必須要熟悉控制電磁流量計的各個油路。
         
            我們經常聽說的電磁流量計控制油路有 :電磁流量計供油油路 ;電磁流量計鎖止釋放油路;電磁流量計鎖止結合油路;電磁流量計旁路油路;泵輪輸入油路(CI);渦輪輸出油路(CT)等。這些油路的名稱會隨著生產商的不同而有所變化,但是我們需要知道變速器是如何通過這些油路來控制電磁流量計的鎖止離合器運行的。這就需要我們分清電磁流量計是由 2 條還是 2 條油路來控制的。
         
            雙油路控制的電磁流量計
            大多數的電磁流量計都采用雙油路控制。如圖 1 所示,在非鎖止狀態下,進入電磁流量計的變速器油(ATF)在經過主調壓閥的調節后,由輸入軸進入到電磁流量計前罩殼和渦輪 / 鎖止離合器之間,我們把這條油路稱作鎖止釋放油路。ATF 從這個油路進入前罩殼與渦輪之間的區域,把鎖止離合器活塞上的摩擦片從前罩殼上頂開,從而實現鎖止釋放的狀態。而 ATF流出電磁流量計的回路則是經過輸入軸與泵輪之間的間隙。在電磁流量計進入鎖止狀態時,控制油路會反向流動,進油會通過原來出油的通道(鎖止作用油路)進入電磁流量計,油壓將鎖止活塞向前罩殼推動,將活塞上的離合器片頂在前罩殼上,從而達到鎖止狀態。而原來在電磁流量計前罩殼和渦輪之間的油壓則從鎖止釋放油路泄出。當鎖止釋放油壓下降時,鎖止結合油壓就上升了。
         
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            電磁流量計的進油壓力可以將電磁流量計里的空氣排出,并保證泵輪和渦輪之間有足夠的傳導力(在非鎖止狀態時,泵輪實際上是靠液體推著渦輪轉動的,泵輪連著發動機,而渦輪連著變速器的輸入軸)。當電磁流量計充油壓力下降時,電磁流量計在低轉速時會無法傳遞扭矩(引起失速),造成動力降低、燃油經濟性變差,渦輪的葉片也容易損壞并產生異響。
         
            雙油路控制的電磁流量計往往需要液壓控制系統中有 3~4 個控制閥來調節滑差速率和渦輪的轉動速度。首先,主調壓閥控制流向電磁流量計的充油源頭。油泵在建立油壓后首先通過主調壓閥,由其控制通往電磁流量計的充油。在閥體中,鎖止控制閥決定電磁流量計是從鎖止油路進油還是由釋放油路進油,它的位置決定了電磁流量計是處于鎖止狀態還是釋放狀態。而一旦它被推到了鎖止狀態的位置,另一個控制閥——鎖止調壓閥就開始工作,它的作用是調節鎖止油壓的大小。鎖止油壓的大小將決定泵輪和導輪之間的滑差率,油壓越大則滑差率越小,直到兩者完全剛性結合。但如果鎖止油壓過大,則會導致鎖止活塞變形,鎖止摩擦片磨損甚至磨光。
         
            有些變速器的電磁流量計,鎖止離合器在安裝時就加入了預緊力(如 ZF 6HP 系列變速器或通用 6L80 變速器等)。因此在默認狀態下,鎖止離合器就處于作用狀態,在車輛發動時,變速器的油泵和相關控制閥必須要確保將足夠的油壓輸入鎖止釋放油路,從而將鎖止活塞及時從電磁流量計前罩殼上頂開。如果油泵漏油或閥體漏油,就會造成入擋抖動、熄火以及發動機怠速轉速不穩定的情況。圖 1 雙油路電磁流量計 
         
            另一個容易被人忽視的細節是,電磁流量計在鎖止和釋放狀態之間切換時,會影響 ATF 通過電磁流量計的流量,而這個流量的變化可以在散熱器回到變速器的流量變化上被觀察到,從而用來判斷鎖止離合器在鎖止 / 釋放時是否進行了正確操作。在此解釋一下鎖止操作是如何影響電磁流量計 ATF 流量的,當鎖止離合器處于釋放狀態時,ATF 進入前罩殼和鎖止活塞之間的區域,將鎖止活塞頂開,然后通過這個縫隙流到鎖止活塞的另一側,再從電磁流量計的鎖止油路流出電磁流量計,然后流向散熱器。而當鎖止觸發時,鎖止活塞被推向前罩殼,ATF從鎖止油路進入后無法從這里通過,這樣 ATF 就不再通過電磁流量計,而是直接流向散熱器了。通常在完全鎖止后,流經散熱器的 ATF 流量會有明顯的變化,這是因為此時的鎖止油路在電磁流量計里無法流通(圖 2)。
         

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            通常來說,鎖止油壓難以直接檢測,可使用流量計來檢測通過散熱器的 ATF 流量。使用診斷儀可以監測鎖止離合器在鎖止 / 釋放時,渦輪的轉速變化、電磁閥的電流變化以及鎖止離合器的滑差,再配合散熱器的流量變化,我們在路試時即可判斷出鎖止離合器和相關控制閥的狀態。
         
            三油路控制的電磁流量計
            由 3 條油路控制的電磁流量計主要有 2 種,一種是常見于福特 CD4E、AX4N 等變速器的渦輪固定式的電磁流量計,它的鎖止活塞是通過花鍵固定在渦輪軸頸上的,而活塞可以向前罩殼平移(圖 3)。另一種是前罩殼固定式的三油路電磁流量計,它使用多片式的離合器,定位于前罩殼內部,這種結構非常相似于變速器離合器鼓。ZF 8HP 變速器的電磁流量計就是這種結構的典型(圖 4)。
         
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            很好種渦輪固定式的結構有一個**大的優點就是散熱性能好,由圖 3 可以看出,無論電磁流量計處于鎖止還是釋放狀態,ATF 總是從泵輪一側進入電磁流量計(CI,圖中紅色油路),總是從渦輪側出(CT,圖中藍色油路),而變化的只是圖中綠色的鎖止釋放旁路油路(CBY)。在鎖止狀態中,可以通過改變 CBY 油壓大小來調控鎖止滑差率。離合器的滑差導致熱量的產生,但由于在這種結構中,電磁流量計輸入和輸出油路的方向是連續不變的,因此可以產生很好的散熱效果。但是它的缺點也很明顯,就是各個不同油路之間的密封性必須很好,否則會產生油路的交叉泄漏,造成各種與鎖止相關的故障,這種情況在福特的 CD4E、AX4S 中很普遍。
         
            在本田的電磁流量計上也經常出現密封問題,尤其是本田電磁流量計軸頸上的密封環經常失效。采用這種結構的本田電磁流量計經常會出現電磁流量計過熱以及離合器燒毀的情況,其原因是它的充油是直接來自于主調壓閥,其充油的油壓往往只有主油壓的一半。由于主調壓閥首先要對主油壓的降低進行補償,因此如果油路存在泄壓或者油泵輸出有任何降低的情況,主調壓閥首先要補償這些油壓的降低,從而減少對電磁流量計的供油。這樣就會造成電磁流量計里鎖止釋放油壓不足,鎖止離合器無法完全脫開電磁流量計前罩殼,從而在應該釋放的時候無法釋放。電磁流量計油壓過低,并且有油路交叉滲漏的情況,綜合在一起就會造成鎖止離合器的摩擦片失效。另外,如果散熱器內部通道不通暢,電磁流量計的安全單向閥就會自動打開,降低鎖止結合油壓,鎖止打滑率就會增加,造成鎖止打滑和變速器過熱。
         
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            在前罩殼固定式的三油路電磁流量計中,鎖止離合器結合的油壓來自于渦輪軸,與其他電磁流量計不同,進入前罩殼和離合器片之間的油壓不是頂開鎖止離合器的釋放油壓,而是將離合器結合的鎖止油壓,在這種結構中,3 條油路分別是鎖止結合油路、電磁流量計輸入油路以及電磁流量計輸出油路。對三油路控制電磁流量計進行故障診斷,需要先了解它是渦輪固定式的還是前罩殼固定式的電磁流量計。由于三油路的電磁流量計始終都有連續的 ATF 流量,所以在鎖止過程中不會有很顯著的散熱器流量變化。兩種三油路的電磁流量計在鎖止過程中,當離合器開始結合時,都會有一個小幅變化(1.13~2.65 L/min)。
         
            綜上所述,在雙油路電磁流量計中,需要足夠的 ATF 流量把鎖止活塞從前罩殼上頂開。在兩種電磁流量計里都需要足夠的電磁流量計進油量以保證散熱,也需要足夠的油壓推動鎖止離合器的結合。這兩種電磁流量計究竟有什么差別?核心差異就在鎖止離合器的控制上。雙油路電磁流量計使用鎖止和釋放 2 個油路來控制鎖止活塞的位置。當雙油路電磁流量計的鎖止活塞接觸到電磁流量計前罩殼時,流經鎖止摩擦片表面的 ATF 流量是**小的(圖 5)。閥體中的鎖止控制 / 開關閥控制著把鎖止活塞頂開前罩殼的鎖止釋放油壓和把鎖止活塞推向前罩殼的鎖止結合油壓的轉換過程。在有些電磁流量計中,鎖止活塞上有一個節流孔,或者摩擦片上有特殊設計的凹槽可以讓少量 ATF 通過鎖止活塞。這種設計有助于摩擦片的散熱,但也造成了一定的油壓降低,因此閥體中的鎖止調壓閥對此會進行一定的油壓補償。變速器控制單元檢測鎖止的打滑量(泵輪與渦輪的轉速差),會實時驅動電磁閥,控制驅動鎖止調壓閥來控制鎖止離合器的滑差。 因此在 用雙油路電磁流量計的變速器中,電磁閥的油壓調節閥、鎖止控制閥、鎖止調壓閥對于電磁流量計正常工作至關重要。
         
            電磁閥供油不正常是很多這類變速器的通病,很多情況下會被誤認為是電磁閥故障,由于電磁閥調壓閥的磨損泄壓,導致電磁閥的供油過高或者過低,直接影響鎖止油路的控制。常見的例子有 4T65E、01V 以及 09G 中的電磁閥調壓閥(也叫 AFL 閥或降壓閥)。
         
            而在三油路電磁流量計中,由于電磁流量計的充油壓力和流量在鎖止離合器結合過程中是不間斷的,因此在高扭矩和低轉速的情況下,這種 3 油路離合器可以平滑地進行結合,而在雙油路電磁流量計中,鎖止離合器在結合過程中很容易產生抖動或者鎖止摩擦材料磨損失效。但是三油路電磁流量計各條油路間一旦出現交叉泄漏是個大麻煩,以 ZF 8HP 電磁流量計為例,無論是否可以看到磨損,電磁流量計內部的各個密封圈是每次維修必須更換的。輸入軸上的各個特氟龍密封環(圖 6),油泵定子軸上的杯士(圖 7)都是電磁流量計正常鎖止的關鍵部位。圖 7中的定子軸杯士既對輸入軸起到支撐定位作用,也同時起到密封的作用。在實際維修中,經常會看到這個杯士被磨損而造成電磁流量計充油油壓的泄漏,產生變速器降擋沖擊和鎖止故障,因此需要高精度的改良杯士來進行良好的密封,并延長變速器的使用壽命。
         
            因此,無論是雙油路控制還是三油路控制的電磁流量計,在檢查電磁流量計的鎖止故障時,都需要對主調壓閥、電磁閥調節閥以及鎖止閥等影響電磁流量計充油和鎖止結合的控制閥進行真空測試。
         
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