◆文/北京　薛慶文

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

◆文/北京薛慶文

薛慶文

(本刊編委會委員)

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、馬來西亞汽車公會特聘講師、2016年汽車自動變速箱智能養(yǎng)護(hù)大賽總策劃兼總裁判長。

(接上期)

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

當(dāng)自動變速器長時間處于較高溫度下，容易讓ATF產(chǎn)生油垢(圖16)，因此也會影響油路的通暢，同時更會影響橡膠密封件的密封性(圖17)，橡膠密封件長時間處在高溫狀態(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)中的滑膜時間就會變長，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

其實自動變速器長時間處于高溫影響最大的是ATF的狀態(tài)：一是“量”，二是“質(zhì)”。因為ATF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)常會看到“定期檢查自動變速器油量”，即到一定時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，油量不足會導(dǎo)致齒輪的潤滑不良，同時會影響液壓控制的正常工作，嚴(yán)重時會導(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，而長時間高溫后的ATF就會形成焦糊狀、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。自動變速器就像發(fā)動機(jī)一樣存在機(jī)械元件的運轉(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候進(jìn)行保養(yǎng)作業(yè)過程。

5.自動變速器溫度管理

我們在學(xué)習(xí)自動變速器保養(yǎng)常識中總是強(qiáng)調(diào)，ATF在長時間高溫后性能下降及一些參數(shù)變化后對變速器的影響。那么ATF在低溫狀態(tài)時對變速器各個部件會產(chǎn)生不良影響嗎？答案是肯定的。自動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變速器部件或壽命的影響，同時也要考慮變速器在低溫狀態(tài)時對部件的影響(圖19)。因此目前各個廠家不斷推出關(guān)于自動變速器溫度合理管理的技術(shù)。

相信大家都有考慮過發(fā)動機(jī)和自動變速器哪個溫度上升快的問題，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來講要慢于發(fā)動機(jī)，如何縮短發(fā)動機(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?？s短發(fā)動機(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，同時可延長自動變速器各部件的使用壽命。以前大家可能只關(guān)注自動變速器的冷卻控制(防止變速器溫度過高)，而忽略了低溫控制。其實早期針對自動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方面來實施的。早期的溫度管理功能與自動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)動機(jī)冷卻器集成)還是獨立式冷卻系統(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)動機(jī)與自動變速器溫度差異的好處

圖20　自動變速器冷卻控制類型

為了讓變速器有一個合理的工作溫度，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現(xiàn)快速升溫功能的，具體來說通過兩種形式：低溫時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現(xiàn)的，這說明都是通過變速器自身的功能來實現(xiàn)的，換句話說是通過功率損失或費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)時自動變速器的冷卻循環(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)行冷卻時電磁閥就會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，同時也可以縮短與發(fā)動機(jī)溫度的差異，但仍然是通過功率損失的方式來實現(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，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)動機(jī)之間的溫差，使車輛動力總成系統(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，從而開始壓縮彈簧形成位移過程，此時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，如果重新啟動車輛變速器還要繼續(xù)啟動其加熱模式，這樣就保證了變速器低溫與高溫之間的變化時間被縮短，從而讓變速器在更多的時間內(nèi)都處在一個合理的溫度下工作。

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，其實還是靠變速器本身(變扭器本身的能耗損失)來實現(xiàn)的。當(dāng)然在電控軟件方面也采取了低溫延遲升擋時間來盡快實現(xiàn)變速器的升溫過程，因為升擋時間被延遲其實就是低速擋位的停留時間變長了，越是低速擋變扭器的功率損失就會越多，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。它在獨立冷卻器管路中使用了一個電子旋轉(zhuǎn)閥，通過這個電子旋轉(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，變速器ATF不需要冷卻而需要一個加熱過程。此時電子旋轉(zhuǎn)閥上的N82電磁閥沒有被電腦激活，因此旋轉(zhuǎn)閥就會處于關(guān)閉狀態(tài)，所以發(fā)動機(jī)冷卻液不會流入到變速器獨立冷卻器中，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)動機(jī)冷卻液接通到變速器獨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