2002年德國大眾甲殼蟲變速器打滑

◆文/北京 張保然

故障現(xiàn)象

一輛2002年生產(chǎn)的德國大眾甲殼蟲，車身代碼為WVWZZZ9CZYM642983，搭載2.0L發(fā)動機，變速器為AG4系列01M型4擋電控液壓自動變速器，累計行駛96 000km。據(jù)客戶反映，該車在高速行駛過程中出現(xiàn)離合器打滑現(xiàn)象，且無法切換至高速擋，如繼續(xù)行駛，車速將逐漸下降。停車熄火后再次啟動，故障消失，但高速行駛后，故障現(xiàn)象將再現(xiàn)。如此反復(fù)循環(huán)。

故障診斷與排除

接車后，首先使用金奔騰解碼器進行檢測，進入發(fā)動機系統(tǒng)，沒有記載故障碼，讀取數(shù)據(jù)流顯示正常范圍。進入變速器系統(tǒng)時，讀取到一個故障碼P00652，含義是擋位傳感器信號不明確，為偶發(fā)性故障，可以清除。此故障碼實際意義是擋位速比錯誤，產(chǎn)生的可能原因有：電氣系統(tǒng)故障；液壓系統(tǒng)故障；離合器損壞；閥體損壞或控制單元故障。

操作解碼器進入通道號004，原地掛P、R、N、3、2、1各擋位，同時觀察數(shù)據(jù)流，顯示均無異常。路試過程中，自動變速器自動升擋，從1H至4H換擋正常，80km/h以上可以切換至4M擋。常規(guī)檢測證明，此車短距離行駛一切正常。遂進行長距離試車，同時攜帶解碼器，實時讀取數(shù)據(jù)流。

為了再現(xiàn)故障現(xiàn)象，筆者又進行了長達26km的路試。試車過程中，遇到堵車，經(jīng)過反復(fù)起停，故障現(xiàn)象開始出現(xiàn)，高速擋空轉(zhuǎn)打滑無法正常行駛，數(shù)據(jù)流擋位顯示是4H，采用手動3擋模式時可以繼續(xù)行駛，此時變速器油溫超過130℃。由此產(chǎn)生一個疑問，是否因為油溫過高，變速器控制單元采取了應(yīng)急保護模式。

根據(jù)路試情況，首先需要解決變速器油溫偏高的問題。自動變速器油溫傳感器G93是一個負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用來檢測變速器的溫度。隨著變速器油溫度的升高, G93阻值會降低，其傳遞至自動變阻器控制單元的信號相應(yīng)變大。

當(dāng)油溫達到148℃，自動變速器內(nèi)鎖止離合器接合，液力變矩器卸載，自動變速器油開始冷卻。如果油溫還降不下來，自動變速器控制單元將強制擋位降至1擋。筆者決定先檢測油溫傳感器G93的工作狀況，關(guān)閉點火開關(guān)，拔掉電磁閥線束的12孔圓插頭，用萬用表電阻擋測量閥體方向的12號針腳和1號針腳間的電阻(圖1)。油溫約20℃時，電阻值為247kΩ；油溫約60℃時，電阻值為48.8kΩ；油溫約120℃時，電阻值為7.4Ω，均在正常范圍之內(nèi)。故障等。

檢查自動變速器油的液面高度、顏色、有無焦糊味。啟動發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，試掛各擋，然后將變速桿置于P擋，舉升車輛，擰掉變速器油底螺絲但不拆溢流管，觀察數(shù)據(jù)流，變速器油溫為35～40℃時，有油滴出說明油位正常；油液顏色為紅色，沒有雜質(zhì)及金屬粉末；油液沒有焦糊味。經(jīng)檢查，該車自動變速器油液基本正常。

拆掉自動變速器冷卻器(圖2)的進水膠管和出水膠管，用壓縮空氣給冷卻系統(tǒng)一側(cè)的鋁管加壓，結(jié)果從另一側(cè)吹出大量黃色顆粒，這說明冷卻系統(tǒng)高溫，造成缸體水套側(cè)面的水垢大量脫落，循環(huán)到比較狹窄的冷卻器水管中逐漸沉積。

圖1 01M自動變速器閥體線束及插孔定義

圖2 01M自動變速器冷卻器

導(dǎo)致系統(tǒng)顯示油溫異常的原因除了油溫傳感器故障外，還有可能是車輛負(fù)荷過大、油位或油質(zhì)異常、自動變速器冷卻器

添加水箱清洗劑反復(fù)清洗冷卻系統(tǒng)，徹底除去內(nèi)部水垢和雜質(zhì)，使用高壓氣體清理發(fā)動機散熱器和空調(diào)冷凝器的外部，又使用高壓水槍沖洗散熱器和冷凝器的散熱片，最后更換變速器冷卻器，以便徹底解決冷卻系統(tǒng)的散熱問題。

工作完成之后再次試車，當(dāng)油溫升到120℃時，故障現(xiàn)象再次出現(xiàn)，變速器高速擋開始空轉(zhuǎn)，此時發(fā)動機冷卻液溫度為98℃，屬于合理范圍，且冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)正常。但冷卻液溫度與變速器油溫的溫差相差20℃以上，這屬于非正?，F(xiàn)象，變速器內(nèi)部打滑導(dǎo)致變速器油溫過高，而過高的油溫又會加劇變速器打滑。

整理思路，自動變速器高速擋空轉(zhuǎn)或打滑的原因有：自動變速器控制單元故障；自動變速器油位過低；離合器或制動器摩擦片過度磨損；活塞密封圈損壞；油泵磨損；主油路油壓泄漏使得系統(tǒng)油壓過低；液力變矩器導(dǎo)輪的單向離合器故障。

查找故障遵循由簡入繁，由表及里，由外而內(nèi)的原則，又根據(jù)車輛短途行駛及油溫較低時車輛狀態(tài)正常、長途行駛和油溫較高時故障重現(xiàn)的故障特點，排除了油泵及主油路油壓泄漏而導(dǎo)致系統(tǒng)油壓過低的可能。

結(jié)合表1、圖3、圖4所示01M自動變速器各擋位對應(yīng)元件工作狀態(tài)表、油路圖和油路走向圖，分析01M自動變速器的工作原理。當(dāng)變速桿置于D擋位置，變速器電控單元根據(jù)擋位信號、車速信號、曲軸轉(zhuǎn)速信號以及節(jié)氣門位置信號確認(rèn)變速器應(yīng)升入D4擋時，便控制N88電磁閥、N89電磁閥、N94電磁閥得電關(guān)閉，而N94電磁閥、N92電磁閥則失電打開，又因手動閥在D位，所以離合器K3與制動器B2工作，自動變速器升入D4擋。其中K3是3/4擋的離合器，驅(qū)動行星齒輪系統(tǒng)的行星架；B2是2/4擋的制動器，制動行星齒輪系統(tǒng)的大太陽輪。油路走向大致是：換擋電磁閥-液壓閥體-液壓油路-執(zhí)行元件K3離合器、B2制動器。

表1 01M自動變速器換擋元件工作表

正好當(dāng)時庫房內(nèi)有一個工作正常的01M自動變速器閥體的拆車件(圖5)，于是拿過來進行換件比對實驗。更換上拆車件的閥體之后試車，出現(xiàn)了3擋鎖止的故障現(xiàn)象，并且報出故障碼P00264，含義是電磁閥N91斷路。拆開變速器油底殼仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)電磁閥線束被折斷(圖6)，這是一起人為故障，是維修工在拆裝時，由于不操作不當(dāng)折斷了電磁閥線束。

圖3 01M自動變速器D4擋油路走向示意圖

圖4 01M自動變速器D4擋油路圖

圖5 01M自動變速器閥體

圖6 折斷的電磁閥線束

更換電磁閥線束之后，系統(tǒng)存儲了偶發(fā)性故障碼。再次路試，故障現(xiàn)象依舊。于是決定進行失速試驗。失速是指在前進擋或倒擋中，踩下制動踏板并完全踩下加速踏板時，發(fā)動機處于最大轉(zhuǎn)矩工況，此時變速器的輸出軸和輸入軸均靜止不動，變矩器的渦輪不動，此時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速稱為失速轉(zhuǎn)速。

做失速試驗要求：發(fā)動機及變速器均達到正常工作溫度，大約80℃左右；變速器油位正常；車輛停放在平坦路面上，車輪用楔塊塞??；啟動駐車制動。具體操作是：左腳踩住制動踏板、啟動發(fā)動機、掛入D擋、右腳將加速踏板踩到底，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速不再升高時，迅速讀取此時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，該車的失速轉(zhuǎn)速為1 600r/min。需要特別注意的是，做失速試驗時，持續(xù)時間不能超過5s。

根據(jù)失速試驗測得的失速轉(zhuǎn)速明顯低于標(biāo)準(zhǔn)值(2 300r/min)，說明該車的液力變矩器存在故障。當(dāng)液力變矩器中的導(dǎo)輪單向離合器打滑時，液力變矩器在液力偶合工況下，變矩比下降，增大發(fā)動機負(fù)荷，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降。由此，故障原因聚焦在液力變矩器上，而且基本可以判定液力變矩器導(dǎo)輪的單向離合器打滑是該車變速器故障的根源。

液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪、帶扭轉(zhuǎn)減振器的鎖止離合器及導(dǎo)輪的單向離合器組成。其作用有：傳遞或切斷發(fā)動機與自動變速器傳動機構(gòu)之間的動力；在一定的范圍內(nèi)能無級變速、變矩，可將發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩放大兩倍后輸出；起到飛輪的作用，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)；驅(qū)動液壓控制系統(tǒng)的油泵運轉(zhuǎn)。

單向離合器用“F”來表示，用于連接幾個行星排中的某些太陽輪、行星架、齒圈。單向離合器無需控制機構(gòu)，它是依靠其單向鎖止原理來發(fā)揮固定或連接作用的，力矩的傳遞是單方向的，其連接和固定完全由與之相連接元件的受力方向所決定。當(dāng)與之相連接元件的受力方向與鎖止方向相同時，該元件即被固定或連接；當(dāng)受力方向與鎖止方向相反時，該元件即被釋放或脫離連接。即在驅(qū)動軸與從動軸之間，只能使從動軸向某一個方向旋轉(zhuǎn)，反方向則空轉(zhuǎn)。如果單向離合器在鎖止方向上可以轉(zhuǎn)動，則會引起自動變速器打滑、無前進擋、無超速擋、異響等故障。

拆下變速器，更換液力變矩器，安裝完畢后，重新置換變速器油，更換變速器濾芯。最后經(jīng)過路試一切正常，高速擋不再出現(xiàn)空轉(zhuǎn)打滑現(xiàn)象，數(shù)據(jù)流顯示4H變換到4M一直穩(wěn)定，變速器工作良好。

維修小結(jié)

此車變速器液力變矩器的損壞，主要原因是由于長期高溫散熱不良造成的，機械損傷不可逆轉(zhuǎn)，惡性循環(huán)引發(fā)連鎖反應(yīng)。這是否是廠家設(shè)計的自動變速器冷卻器容量過小，并且與發(fā)動機冷卻系統(tǒng)相連通，造成水垢長期堆積，影響了散熱效果。而其他車型自動變速器冷卻器的散熱系統(tǒng)面積較大，而且相對獨立，01M自動變速器的冷卻器是否存在設(shè)計缺陷？這一思考尚待研究。

另外，維修工的人為過失造成零件損壞猶如火上澆油，應(yīng)當(dāng)反省與檢討，避免以后發(fā)生類似低級錯誤。該車故障排除的方法依據(jù)變速器構(gòu)造及設(shè)計原理，著重理論分析，邏輯推導(dǎo)，剝絲抽繭，厘清原委。沒有盲目拆解行星齒輪變速系統(tǒng)，避免了重大損失，可見汽車維修的方法論實質(zhì)是正確把握維修思路。

AT自動變速器利用自動變速器油(ATF)來傳遞動力(變矩器)，并且依靠液壓來實現(xiàn)部件由摩擦建立的連接或約束，這樣勢必會造成能量損失，這部分損失的能量就轉(zhuǎn)變成了熱量。特別是在利用液體將發(fā)動機輸出的動力傳遞至變速器時的能量損失，它是由液體的動能轉(zhuǎn)換成熱能并實現(xiàn)機械傳遞。而ATF會隨自動變速器的高溫而變質(zhì)，降低摩擦元件的摩擦系數(shù)，導(dǎo)致摩擦元件打滑，摩擦元件打滑又繼續(xù)加劇變速器油溫的升高，形成惡性循環(huán)使變速器損壞。因此在ATF循環(huán)過程中必須進行冷卻控制，保證變速器在任何時候必須有一個正常的工作溫度。

專家點評

高惠民

ATF冷卻器安裝在發(fā)動機冷卻水道中，使ATF的溫度略高于發(fā)動機冷卻液溫度5~10℃。但是，一再強調(diào)ECU數(shù)據(jù)流中顯示的ATF溫度必須與用測溫儀檢測的變速器溫度基本一致，以保證故障診斷的準(zhǔn)確性。

本文的故障診斷和排除的特點，就是能堅持試車，直至故障出現(xiàn)，然后根據(jù)故障碼和故障數(shù)據(jù)流，分析故障原因，介紹工作原理。對于自動變速器故障的基本檢測，如道路試驗，手動換擋，失速試驗都做到了，只是沒有做故障發(fā)生時的油壓試驗，因為變速器的工作油壓能反映摩擦元件的打滑和磨損。另外，換擋時滯試驗，可以確定摩擦元件磨損后間隙變大的程度。這些基本檢查都是變速器故障就車診斷的有效手段。

另外文章最后看到了作者針對產(chǎn)生故障的原因，從設(shè)計的角度提出了該車自動變速器冷卻裝置是否存在缺陷的思考，這表現(xiàn)出了維修技師更高的技術(shù)境界，值得我們學(xué)習(xí)。