◆文/北京　薛慶文

聊聊汽車自動(dòng)變速器保養(yǎng)那些事(四)—自動(dòng)變速器保養(yǎng)的原因

◆文/北京薛慶文

薛慶文

(本刊編委會(huì)委員)

北京陸兵汽車技術(shù)服務(wù)有限公司培訓(xùn)講師、北京清華大學(xué)國家骨干教師培訓(xùn)基地專家講師、北京理工大學(xué)客座教授、全國汽車維修專項(xiàng)技能認(rèn)證技術(shù)支持中心培訓(xùn)講師及命題專家、國家質(zhì)檢總局汽車產(chǎn)品缺陷管理中心特聘專家、中國汽車維修技術(shù)總監(jiān)俱樂部發(fā)起人、北京天元陸兵汽車科技有限公司總工程師、馬來西亞汽車公會(huì)特聘講師、2016年汽車自動(dòng)變速箱智能養(yǎng)護(hù)大賽總策劃兼總裁判長。

(接上期)

我們需要分析自動(dòng)變速器的使用環(huán)境，如果使用環(huán)境較差比如灰塵、揚(yáng)沙等問題，會(huì)使變速器內(nèi)的油液產(chǎn)生油泥(圖15)，過多的油泥會(huì)影響油路的暢通，容易堵塞濾清器，同時(shí)還會(huì)影響到液壓系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。

當(dāng)自動(dòng)變速器長時(shí)間處于較高溫度下，容易讓ATF產(chǎn)生油垢(圖16)，因此也會(huì)影響油路的通暢，同時(shí)更會(huì)影響橡膠密封件的密封性(圖17)，橡膠密封件長時(shí)間處在高溫狀態(tài)下容易老化，從而影響其密封效果導(dǎo)致液壓系統(tǒng)壓力下降，加劇摩擦元件的損壞。

另外，長時(shí)間處于較高溫度環(huán)境下的變速器摩擦片(圖18)，其表面容易產(chǎn)生鈾化過程，一旦摩擦片表面形成鈾化過程，那么其在摩擦過程當(dāng)中的滑膜時(shí)間就會(huì)變長，不僅油耗損失過多，而且加劇變速器溫度的升高過程。

圖15　變速器油底殼內(nèi)的油泥

圖16　產(chǎn)生油垢的變速器殼體

圖17　變速器內(nèi)的橡膠密封件

圖18　變速器摩擦片

其實(shí)自動(dòng)變速器長時(shí)間處于高溫影響最大的是ATF的狀態(tài)：一是“量”，二是“質(zhì)”。因?yàn)锳TF屬于液體，所以它在高溫狀態(tài)下容易揮發(fā)，在維修教材中我們經(jīng)常會(huì)看到“定期檢查自動(dòng)變速器油量”，即到一定時(shí)間后隨著油液的不斷揮發(fā)，變速器油液的標(biāo)準(zhǔn)量受到影響，油量不足會(huì)導(dǎo)致齒輪的潤滑不良，同時(shí)會(huì)影響液壓控制的正常工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致變速器打滑燒片、油泵產(chǎn)生異響等情況。為什么新的ATF顏色鮮艷、清澈、透明，而長時(shí)間高溫后的ATF就會(huì)形成焦糊狀、顏色變?yōu)榧t褐色或黑色，這主要是ATF的“質(zhì)”和性能發(fā)生了變化，當(dāng)ATF性能逐漸變差后影響的因素有很多：齒輪的潤滑、閥門的潤滑、密封件的保護(hù)以及變速器的溫度等。它們會(huì)趨于不良狀態(tài)的發(fā)展過程，從而使變速器提前損壞進(jìn)入修理階段。自動(dòng)變速器就像發(fā)動(dòng)機(jī)一樣存在機(jī)械元件的運(yùn)轉(zhuǎn)和摩擦過程，而且是在ATF的潤滑前提下完成其工作的，因此變速器必須要在合適的時(shí)候進(jìn)行保養(yǎng)作業(yè)過程。

5.自動(dòng)變速器溫度管理

我們?cè)趯W(xué)習(xí)自動(dòng)變速器保養(yǎng)常識(shí)中總是強(qiáng)調(diào)，ATF在長時(shí)間高溫后性能下降及一些參數(shù)變化后對(duì)變速器的影響。那么ATF在低溫狀態(tài)時(shí)對(duì)變速器各個(gè)部件會(huì)產(chǎn)生不良影響嗎？答案是肯定的。自動(dòng)變速器各部件在冷磨損下帶來的傷害也是比較大的，因此我們不能僅僅考慮高溫對(duì)變速器部件或壽命的影響，同時(shí)也要考慮變速器在低溫狀態(tài)時(shí)對(duì)部件的影響(圖19)。因此目前各個(gè)廠家不斷推出關(guān)于自動(dòng)變速器溫度合理管理的技術(shù)。

相信大家都有考慮過發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器哪個(gè)溫度上升快的問題，當(dāng)然理論上講同步是最好的。大家都知道發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中溫度上升過程是很快的，但變速器的升溫過程相對(duì)來講要慢于發(fā)動(dòng)機(jī)，如何縮短發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的溫差一直以來都是主機(jī)廠工程師們所研究的課題。縮短發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的溫度，可提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性，減少尾氣排放，同時(shí)可延長自動(dòng)變速器各部件的使用壽命。以前大家可能只關(guān)注自動(dòng)變速器的冷卻控制(防止變速器溫度過高)，而忽略了低溫控制。其實(shí)早期針對(duì)自動(dòng)變速器的溫度控制功能就已出現(xiàn)了，它是從軟件和硬件兩個(gè)方面來實(shí)施的。早期的溫度管理功能與自動(dòng)變速器的冷卻控制類型關(guān)系不大，無論是最早的集成式冷卻系統(tǒng)(與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器集成)還是獨(dú)立式冷卻系統(tǒng)(圖20)，均可以通過軟件或硬件的方式來管理變速器的溫度狀態(tài)。

圖19　發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器溫度差異的好處

圖20　自動(dòng)變速器冷卻控制類型

為了讓變速器有一個(gè)合理的工作溫度，縮短冷熱差異，讓變速器盡快離開低溫狀態(tài)并快速升溫，早些年包括現(xiàn)在也有廠家是通過電控軟件的形式來實(shí)現(xiàn)快速升溫功能的，具體來說通過兩種形式：低溫時(shí)變速器電腦讓變速器推遲換擋和延遲變扭器鎖止離合器鎖止來實(shí)現(xiàn)的，這說明都是通過變速器自身的功能來實(shí)現(xiàn)的，換句話說是通過功率損失或費(fèi)油模式來提升變速器工作溫度的。這樣一來不僅影響環(huán)境，而且燃油經(jīng)濟(jì)性變差并對(duì)變速器內(nèi)部機(jī)件在冷磨損狀態(tài)下傷害較多。

后來在軟件基礎(chǔ)上又增加了硬件的方式來增進(jìn)這一溫度管理功能，比如在雪鐵龍AL4型變速器系列當(dāng)中，通過增加使用一個(gè)流量控制電磁閥的形式來提升變速器的升溫過程(圖21)。當(dāng)變速器處于低溫狀態(tài)時(shí)自動(dòng)變速器的冷卻循環(huán)被停止，油液循環(huán)僅在變速器內(nèi)部完成，也就是通過電磁閥的管理，在低溫狀態(tài)時(shí)變扭器做功后的ATF不進(jìn)入冷卻器進(jìn)行熱交換過程，因此就相當(dāng)于在給變速器加熱。當(dāng)變速器溫度逐漸上升后通過電磁閥逐漸打開去往冷卻器的通道，當(dāng)需要給ATF進(jìn)行冷卻時(shí)電磁閥就會(huì)完全打開熱交換通道，變速器進(jìn)入正常的冷卻循環(huán)過程。這樣至少可以加快變速器的升溫過程，同時(shí)也可以縮短與發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的差異，但仍然是通過功率損失的方式來實(shí)現(xiàn)這一功能，還存在著環(huán)保、油耗以及變速器的冷磨損等問題。

圖21　雪鐵龍AL4變速器的溫度管理

除了在硬件方面使用流量控制電磁閥之外，還有的在冷卻循環(huán)管路當(dāng)中采用節(jié)溫器的形式來解決變速器的升溫過程。例如在早期奧迪Q7車型所搭載的09D型6擋自動(dòng)變速器冷卻循環(huán)管路當(dāng)中，就使用了蠟塊式節(jié)溫器進(jìn)行變速器ATF油液溫度管理 (圖22)。

圖22　奧迪Q7越野車09D型變速器冷卻循環(huán)管路

這個(gè)節(jié)溫器被串聯(lián)在變速器至集成式冷卻器來油管和回油管中，其工作原理如圖23所示，當(dāng)變速器處于低溫狀態(tài)時(shí)，節(jié)溫器蠟塊體積未發(fā)生膨脹過程，因此節(jié)溫器處于關(guān)閉狀態(tài)，即來自變扭器做功后的油液經(jīng)變速器來油管，在節(jié)溫器處就被截止不能流入散熱器中，并直接從變速器回油管回到變速器內(nèi)部，此時(shí)相當(dāng)于變速器循環(huán)管路的液壓油并未與冷卻系統(tǒng)形成熱交換過程，也相當(dāng)于類似發(fā)動(dòng)機(jī)低溫狀態(tài)的冷卻液小循環(huán)過程，因此這一過程就是變速器的ATF加熱過程，如果沒有節(jié)溫器，那么變速器低溫狀態(tài)的油液提前進(jìn)入到冷卻器進(jìn)行循環(huán)過程后，直接會(huì)影響變速器ATF本身的升溫速度，所以增加使用節(jié)溫器的目的就是盡快讓變速器的ATF工作溫度上升至正常工作溫度，并縮短與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的溫差，使車輛動(dòng)力總成系統(tǒng)盡快脫離低溫狀態(tài)區(qū)域。

圖23　節(jié)溫器的工作原理

隨著變速器油液溫度的逐漸上升，節(jié)溫器內(nèi)的蠟塊體積開始膨脹，從而開始?jí)嚎s彈簧形成位移過程，此時(shí)變速器的加熱過程被停止，來自變速器內(nèi)經(jīng)變扭器做功后的熱油，通過來油管全部進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，此時(shí)變速器真正進(jìn)入ATF的熱交換過程。停車后變速器溫度再次降低后節(jié)溫器被關(guān)閉，如果重新啟動(dòng)車輛變速器還要繼續(xù)啟動(dòng)其加熱模式，這樣就保證了變速器低溫與高溫之間的變化時(shí)間被縮短，從而讓變速器在更多的時(shí)間內(nèi)都處在一個(gè)合理的溫度下工作。

值得一提的是通過蠟塊式節(jié)溫器來進(jìn)行的變速器加熱過程，其實(shí)還是靠變速器本身(變扭器本身的能耗損失)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然在電控軟件方面也采取了低溫延遲升擋時(shí)間來盡快實(shí)現(xiàn)變速器的升溫過程，因?yàn)樯龘鯐r(shí)間被延遲其實(shí)就是低速擋位的停留時(shí)間變長了，越是低速擋變扭器的功率損失就會(huì)越多，損失的功率就變成了熱能。

在早期奧迪A8轎車V8 TDI柴油電控發(fā)動(dòng)機(jī)所搭載使用的09E型6擋變速器當(dāng)中，也應(yīng)用了熱管理功能。它在獨(dú)立冷卻器管路中使用了一個(gè)電子旋轉(zhuǎn)閥，通過這個(gè)電子旋轉(zhuǎn)閥來為變速器油液進(jìn)行冷卻管理(圖24)，其工作原理如圖25所示，當(dāng)變速器處于低溫狀態(tài)時(shí)，變速器ATF不需要冷卻而需要一個(gè)加熱過程。此時(shí)電子旋轉(zhuǎn)閥上的N82電磁閥沒有被電腦激活，因此旋轉(zhuǎn)閥就會(huì)處于關(guān)閉狀態(tài)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液不會(huì)流入到變速器獨(dú)立冷卻器中，這樣變速器液壓循環(huán)相當(dāng)于是在變速器內(nèi)部完成的，即變扭器做功后的ATF沒有形成熱交換過程，所以這一過程是變速器的加熱過程。當(dāng)變速器溫度升高后(例如ATF溫度達(dá)到80℃)，N82電磁閥被電腦激活，那么內(nèi)部電子旋轉(zhuǎn)閥開始旋轉(zhuǎn)，并把發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液接通到變速器獨(dú)立散熱器中為變速器ATF進(jìn)行熱交換。

圖24　帶有電子旋轉(zhuǎn)閥的奧迪09E變速器

圖25　電子旋轉(zhuǎn)閥的工作原理