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自动变速器常见故障诊断与维修
内容摘要：
在汽车工业100多年的发展史中，动力传动系的技术进步一直处于一个举足轻重的地位。
车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上依赖于变速器及变速器与发动机的匹配。
为了有效的提高车辆的动力性和燃油经济性，便产生了适应时代需求的自动变速技术。
随着电子技术和自动控制技术的发展，自动变速技术已经越来越成熟，自动变速器的种类和形式也日益多样化。
计算机
与换档变速技术的结合，有力的推动了汽车工业的发展。
自动变速器的维护，由定期维护与日常维护组成。
为了在维护的过程尽量的解决问题，对自动变速器应有充足的了解，而本课题则是主要介绍了典型的自动变速器以及维修维护的主要方向以及办法，应此本课题的研究具有重要的现实意义。
关键词：
液力变矩器；离合器；电控
一、概述
1、自动变速器的发展趋势
目前，在汽车上所使用的自动变速器主要有以下几类：
液力自动变速器、电子控制机械自动变速器和机械无级自动变速器。
液力自动变速器的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。
从50年代起，装备液力自动变速器的轿车开始增多，但由于其效率明显低于机械变速器，而且结构复杂，成本高，从而限制了它的发展。
60年代的研究重点是采用多元件工作轮来提高液力变矩器的效率。
70年代是使用闭锁离合器提高变速器在高速时的效率。
80年代则采用增加行星齿轮变速器档位的方法使用电子控制。
90年代，大量电子技术的应用，使液力自动变速器的发展进入了一个新的时期，综合性能有了较大的提高。
如今，液力自动变速器在汽车上的装备率，美国为90%，日本为80%。
电子控制机械自动变速器是一种由普通齿轮式机械变速器组成的有级机械自动变速器。
从60年代起就出现了对传统的离合器和手动机械变速器的半自动操纵，如：
美国伊顿公司的半自动变速器ASKA、德国ZF公司的半自动变速器Semishift等。
1983年日本五十铃公司率先研制成功电子控制机械式有级自动变速器NAVI-5，并装于ASKA轿车上，随后伊顿公司和ZF公司都相继推出了自己的产品。
机械无级自动变速器真正实现了无级变速。
1955年荷兰DAF公司开始试用V形橡胶带CVT。
1956年德国PIV公司开始研究链传动CVT。
1987年，伏特公司推出钢带式CVT，日本富士重工研制成功ECVT。
据统计，CVT的装车率日本将达到15%，美国将达到38%。
根据国外目前的应用趋势预测，CVT有着较为广阔的前景。
2、对我国自动变速器及其产业发展的基本估计
汽车变速器是为解决发动机输出的转速和转矩与车辆驱动所需的转速和转矩之间的矛盾而设立的。
车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器以及变速器与发动机的匹配。
由于自动变速器具有许多优点，因此在汽车上应用越来越广泛。
目前，自动变速器在日本、美国、东南亚的装车率约为98%、95%和75%，中国的装车率不到10%。
我国目前使用的汽车绝大多数仍为手动变速，手动变速汽车由于频繁换挡的操作，易使驾驶员疲劳，影响行驶安全;而不同的驾驶技术水平对车辆的燃料经济性、动力性、乘坐舒适性造成极大差异，所以自动变速是人们长期追求的目标，是车辆向高级阶段发展的重要标志。
目前我国自动变速器在轿车、城市客车、高级旅游客车、军用车、重型载货汽车及矿用车上已呈现越来越旺盛的需求。
二、常见自动变速器的类型、原理及结构
1、常见自动变速器的类型
1）自动变速器的分类
（1）按结构可分为自动变速器和半自动变速器，进一步细分如下：
自动变速器：
液力式、电磁式、机械式半自动变速器：
真空式、机械式、电磁式、液压式（液压泵产生压力，控制离合器）、液力式（变矩器，偶合器）
（2）按变速控制方式可分为：
液压式---以液压力作为变速信号电子式---以电流作为变速信号
2）自动变速器类型
目前自动变速器技术的应用，主要有以下三种形式：
液力自动变速器（AutomaticTransmission，简称“AT”）;电控机械式自动变速器（AutomaticMe-chanicalTransmission，简称“AMT”）;机械无级变速器（ContinuouslyVariableTransmission，简称“CVT”）。
其中，AMT和AT一样，是有级变速器的自动换档控制，而非无级变速器。
⑴液力自动变速器
液力自动变速器的基本结构是由液力变矩器与动力换档的辅助变速装置组成。
液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。
液力变矩器可在一定范围内自动无级地改变转矩比和传动比，以适应行驶阻力的变化。
但是由于液力变矩器变矩系数小，不能完全满足汽车使用的要求，所以，它必须与齿轮变速器组合使用，扩大传动比的变化范围。
目前，绝大多数液力自动变速器都采用行星齿轮系统作为辅助变速器。
行星齿轮系统主要由行星齿轮机构和执行机构组成，通过改变动力传递路线得到不同的传动比。
由此可见，液力自动变速器实际上是能实现局部无级变速的有级变速器。
液力自动变速器是目前使用最多的自动变速器。
⑵电控机械式自动变速器
电控机械式自动变速器是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论来实现机电一体化协调控制的。
车辆起步、换档的自动操纵是以电控单元（ECU）为核心，通过液压或气压执行机构来控制离合器的分离与接合、选换档操作以及发动机节气门的调节的。
ECU根据车辆的运行状况（发动机转速、变速器输入轴转速、车速）、驾驶员意图（油门开度、制动踏板行程）和道路路面状况（坡道、弯道）等因素，按预先设定的由模拟熟练驾驶员的驾驶规律（换档规律、离合器接合规律），借助于相应的执行机构（发动机油门控制执行机构、离合器执行机构、变速器换档执行机构），对发动机、离合器、变速器的协调动作进行自动操纵。
AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。
它揉合了二者优点，是非常适合我国国情的机电一体化高新技术产品。
它是在现生产的机械变速器上进行改造的，保留了绝大部分原总成部件，只改变其中手动操作系统的换档杆部分，生产继承性好，改造的投入费用少，非常容易被生产厂家接受。
它的缺点是非动力换档，这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。
在几种自动变速器中，AMT的性能价格比最高。
在中低档轿车、城市客车、军用车辆、载货车等方面应用前景较广阔。
⑶无级自动变速器
机械式无级变速器种类很多，有实用价值的仅有V形金属带式。
金属带式无级变速器属摩擦式无级变速器，其传动与变速的关键件是具有V型槽的主动锥轮、从动锥轮和金属带，金属带安装在主动锥轮和从动锥轮的V形槽内。
每个锥轮由一个固定锥盘和一个能沿轴向移动的可动锥盘组成，来自液压系统的压力分别作用到主、从动锥轮的可动锥盘上，通过改变作用到主、从动锥轮可动锥盘上液压力的大小，便可使主、从动锥轮传递扭矩的节圆半径连续发生变化，从而达到无级改变传动比的目的。
机械式无级自动变速器传动比连续，传递动力平稳，操纵方便，同时因加速时无需切断动力，因此汽车乘坐舒适，超车加速性能好。
特别值得一提的是，由于可使发动机始终在其经济转速区域内运行，从而大大改善了燃油经济性。
但与齿轮传动相比，效率并不高，且此种变速器起动性能差，需另加起动装置，制造困难，价格也较高。
2、自动变速器原理及结构
如果您驾驶过配备自动变速器的汽车，则应该知道自动变速器和手动变速器之间有两个主要区别：
自动变速器汽车上没有离合器踏板。
自动变速器汽车上没有换挡机构。
只要将变速器挂在前进挡，其他所有操作都会自动进行。
自动变速器（与它的液力变矩器）和手动变速器（与它的离合器）完成一模一样的事情，但它们完成的方式完全不同。
自动变速器的工作方式十分的神奇！
在本文中，我们将详细讲述自动变速器的原理。
首先您将了解整套系统的关键部件：
行星齿轮组。
然后，我们将告诉您变速器的装配、控制装置的工作原理，并讨论在变速器的控制中涉及到的一些难点。
与手动变速器一样，自动变速器的主要工作是让发动机在较窄的转速范围下运行，并且提供较宽的输出速度范围。
如果没有变速器，汽车将会只有一种传动比，而我们也只能选择让汽车以所需的最大速度行驶的那种传动比。
如果您想要的最大速度是130公里/小时，那么传动比应类似于大多数手动变速器中的三挡。
您可能从来没尝试过仅用三挡来驾驶配备手动变速器的汽车。
如果体验一下，您很快会发现在起动时几乎没有加速感。
高速行驶时，发动机会发出尖叫，转速表会接近红线。
这样的汽车很快就会磨损，以至于几乎无法驾驶。
因此，变速器使用齿轮，以便更有效地利用发动机的扭矩，从而保持发动机在合适的转速下运行。
手动变速器和自动变速器之间的关键不同在于：
前者将不同组的齿轮分别锁定到输出轴，以得到各种传动比；而在自动变速器中，同一组齿轮就可得到所有不同的传动比，自动变速器则是通过行星齿轮组来实现这一功能的。
下面让我们来了解行星齿轮组的工作原理。
当我们分解自动变速器以了解其内部结构时，会发现其在相当小的空间内容纳了各种各样的部件。
除了其他部件外，您还会看到：
一套精致的行星齿轮组
一组钢带，用于固定齿轮组的部件
一组三个湿盘离合器，用于固定齿轮组的其他部件
一套神奇的液压系统，用于控制离合器和钢带
一个大型齿轮泵，用于运送变速器液力传动油
我们关注的重点是行星齿轮组。
这个部件的大小与甜瓜相仿，它产生变速器所能生成的所有不同传动比。
变速器内的其他所有部件都是为了帮助行星齿轮组完成此工作。
自动变速器包含两套完整的行星齿轮组，它们组合成一个部件。
所有行星齿轮组都有三个主要部件：
太阳轮、行星齿轮和行星齿轮的齿轮架、齿圈。
每种部件可以作为输入、输出，也可以保持不动。
当各种部件担任不同角色时，可相应得到齿轮组的某一传动比。
变速器中的一个行星齿轮组包括一个72齿的齿圈和一个30齿的太阳轮。
通过该齿轮组，可以得到很多不同的传动比。
表1传动比
输入
输出
不动
计算
传动比
A
太阳轮（S）
行星架（C）
齿圈（R）
1+R/S
3.4:
1
B
行星架（C）
齿圈（R）
太阳轮（S）
1/（1+S/R）
0.71:
1
C
太阳轮（S）
齿圈（R）
行星架（C）
-R/S
-2.4:
1
另外，将其中任何两个部件锁定在一起，都会将整个装置锁定在1:
1齿轮减速比。
请注意，上面列出的第一个传动比是减速挡——输出速度比输入速度慢。
第二个是超速挡——输出速度比输入速度快。
最后一个又是减速挡，但输出方向相反。
从这个行星齿轮组还能得到其他几种传动比，不过这几种传动比与我们的自动变速器相关。
因此，不需要啮合或脱离任何其他齿轮，这组齿轮就可以产生所有不同的传动比。
两套这样的齿轮组排成一行，就可以得到变速器需要的四个前进挡和一个倒挡。
这个自动变速器使用一组齿轮，这组齿轮称为组合行星齿轮组。
看似单个行星齿轮组，但实际上其运行方式像两个行星齿轮组组合在一起。
该齿轮组具有一个始终作为变速器输出的齿圈、两个太阳轮和两组行星齿轮。
行星架中的行星齿轮，右边的行星齿轮比左边的行星齿轮位置低，并且它不与齿圈啮合，而是与其他行星齿轮啮合。
只有左边的行星齿轮与齿圈啮合。
接下来，您可以看到行星架的内部。
较短的行星齿轮只与较小的太阳轮啮合，较长的行星齿轮既与较大的太阳轮啮合，也与较小的太阳轮啮合。
三、常见自动变速器主要元件介以及主要液压系统原理
1、自动变速器主要原件介绍
自动变速器通常由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器、液压操纵系统、电子控制系统五部分组成.。
2、液压传动系统的组成
所谓液压基本回路就是由有关的液压元件组成用来完成某种特定功能的典型回路。
一些液压设备的液压系统虽然很复杂，但它通常都由一些基本回路组成，所以掌握一些基本回路的组成、原理和特点将有助于认识分析一个完成的液压系统。
液压系统主要由：
动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。
1）动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。
2）执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。
其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。
3）控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。
它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。
4）辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。
5）工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。
四、自动变速器常见故障及维修方法
1、自动变速器常规检查项目
汽车自动变速器的常规检查项目有：
自动变速器油的油面高度检查、油质检查、自动变速器油液泄漏情况检查、发动机节气门开启情况检查、选档手柄档位检查、自动变速器各控制开关工作情况检查、发动机怠速转速检查等。
2、汽车自动变速器故障的一般检修程序
故障诊断与检测程序：
初步检查→故障代码检查→手动换档试验→机械系统试验→液压系统试验→电控系统试验→查对常见故障及原因分析与排除方法。
①根据故障现象分析，进行故障现象确认。
②如果是电控自动变速器，而且故障指示灯亮，首先进行自我诊断读取故障码，排除故障码所代表的故障。
③进行自动变速器和发动机的常规检查，主要项目有：
a.检查油面高度和油质。
b.检查并调整加速踏板拉线和节气门位置传感器。
c.检查选档手柄连动杆系。
d.检查空档起动开关及档位开关。
e.检查发动机怠速。
f.检查轮胎气压及传动系其他相关部位。
④进行失速试验，检查发动机和自动变速器内部机械技术状况。
⑤手动换档试验；确定故障是在电控部分还是在自动变速器内部。
⑥进行时滞试验，检查日动变速器的离合器、制动器的磨损情况。
⑦电子控制系统自我诊断和组件及线路检测。
⑧油压测试，检查油泵、调压阀、调速器油压和油路压力。
⑨进行道路试验，检查自动换档点、有无异常噪声、振动、打滑以及发动机的制动作用等。
⑩综合各项测试结果，分析和判断故障原因和部位。
1）检修自动变速器应注意事项
①自动变速器发生故障，与发动机、电控系统和自动变速器有关，因此应确认故障在自动变速器内部后，方可对其进行拆卸检修。
②举升或支撑车辆，若只需顶起汽车前端或后端，必须用三角木塞住车轮。
③拆检电气元件，应先拆下蓄电池负极接线。
拆下蓄电池负极接线后，可能导致音响系统、防盗系统等锁死，并可引起某些系统设定参数的消失，因而在断电前必须做好有关记录。
④更换熔丝时，新熔丝必须具有相当的电流强度，不能用超过或低于规定电流值的熔丝；检查电气元件应使用量程合适的数字万用表，以免损坏零件。
⑤分解自动变速器之前应对其外部进行彻底的清洗，以防脏物污染内部零件。
因为即使是细小的杂物，也会引起自动变速器液压系统的故障。
⑥拆卸自动变速器时，所有零件应按顺序放好，以利装复。
特别是分解阀体总成时，其阀门应与弹簧放在一起。
⑦对分解后的自动变速器各零件进行彻底清洗，各油道、油孔用压缩空气吹通，确保不被堵塞。
建议用自动变速器油或煤油清洗零件。
清洗后用风干的方式使其干燥。
⑧总成装配前，仔细检查各零件与总成，发现损坏零件应更换。
⑨一次性零件不可重复使用，如开口销、密封元件等。
⑩衬套因磨损需更换时，配套零件必须一同更换。
⑾滚针轴承和座圈滚道磨损或损坏应予更换。
⑿更换新的离合器、制动器摩擦片时，在装配前必须将其放人自动变速器油中浸泡至少15min。
⒀所有密封圈、旋转件和滑动表面，在装配前都要涂抹自动变速器油。
⒁可利用润滑脂（黄油）将小零件粘在相应的位置上，以便组装。
⒂所有滚针轴承与座圈滚道都应有正确的位置和安装方向。
⒃在密封垫或类似零件上不能用密封胶。
⒄各零件、总成按拆卸的相反顺序进行装配；螺钉应按规定力矩拧紧。
⒅所有拆装过程应尽量使用专用工具。
⒆检查软管与电线端子，确保连接正确可靠。
3、常见故障的检测方法与基本维修
1）自动变速器换档冲击大故障的排除
故障现象：
起步时，选档手柄从P或N挂人D或R位时，汽车振动大；行驶中，自动变速器升档瞬间产生振动。
⑴故障原因
发动机怠速过高；节气门拉线或节气门位置传感器调整不当，主油路油压高；升档过迟；真空式节气门阀真空软管破损；主油路调压阀故障，使主油路油压过高；减振器活塞卡住，不起减振作用；单向阀球漏装，制动器或离合器接合过快；换档组件打滑；油压电磁阀故障；电控单元故障。
⑵排除方法
检查发动机怠速；检查、调整节气门拉线和节气门位置传感器；检查真空式节气门阀的真空软管。
路试检查自动变速器升档是否过迟，升档过迟是换档冲击大的常见原因。
检测主油路油压。
如果怠速时主油路油压高，说明主油路调压阀或节气门阀存在故障；如果怠速油压正常，而起步冲击大，说明前进离合器、倒档及高档离合器的进油单向阀损坏或漏装。
检查换档时主油路油压。
正常情况下，换档时主油路油压瞬时应有下降。
若无下降，说明减振器活塞卡住，应拆检阀体和减振器。
检查油压电磁阀的工作是否正常；检查电控单元在换档瞬间是否向油压电磁阀发出控制信号。
如果电磁阀本身有问题则应更换；如果线路存在问题则应修复。
2）自动变速器打滑故障的排除
故障现象：
起步时踩下加速踏板，发动机转速上升很快但车速升高缓慢；上坡时无力，发动机转速上升很高。
⑴故障原因
液压油油面太低；离合器或制动器磨损严重；油泵磨损严重，主油路漏油造成主油路油压低；单向超越离合器打滑；离合器或制动器密封圈损坏导致漏油；减振器活塞密封圈损坏导致漏油。
⑵排除方法
检查液压油油面高度和油的品质；若液压油变色或有烧焦味，说明离合器或制动器的摩擦片烧坏，应拆检自动变速器。
路试检查，若所有档都打滑，原因出在前进离合器。
若选档手柄在D位的2档打滑，而在S位的2档不打滑，说明2档单向超越离合器打滑。
若不论在D位、S位的2档时都打滑，则为低档及倒档制动器打滑。
若在3档时打滑，原因为倒档及高档离合器故障。
若在超速档打滑，则为超速制动器故障。
若在倒档和高档时打滑，则为倒档和高档离合器故障。
若在倒档和1档打滑，则为低档及倒档制动器打滑。
在前进档或倒档都打滑，说明主油路油压低。
此时应对油泵和阀体进行检修。
若主油路油压正常，原因可能是离合器或制动器摩擦片磨损过度或烧焦，更换摩擦片即可。
3）自动变速器不能升档故障的排除
故障现象：
行驶途中自动变速器只能升1档，不能升2档及高速档；或可以升2档，但不能升3档或超速档。
⑴故障原因
节气门拉线或节气门位置传感器调整不当；调速器存在故障；调速器油路漏油；车速传感器故障；2档制动器或高档离合器存在故障；换档阀卡滞或档位开关故障。
⑵排除方法
电控自动变速器应先进行故障诊断。
检查调整节气门拉线和节气门位置传感器；检查车速传感器；检查档位开关信号。
测量调速器油压，如果车速升高后调速器油压为0或很低，说明调速器有故障或漏油。
如果控制系统无故障，应拆检自动变速器，检查换档执行组件是否打滑，用压缩空气检查各离合器、制动器油缸或活塞有无泄漏。
结束语：
随着科技的不断发展，自动变速器的发展也将向更高层次发展。
对比液力自动变速器、电子控制机械自动变速器和机械无级自动变速器各自的特点，我们不难看出：
液力自动变速器虽然是目前市场的主流，但受其成本高、效率低的特点限制，要想取得进一步的发展是非常困难的；而电子控制机械自动变速器和机械无级自动变速器正以其独有的优点越来越得到人们的关注，随着研究的深入目前已经取得了突破性进展，可以预测它们占有市场的份额将会越来越大。
随着中国的改革开放，大量国外轿车进入我国市场，其中许多中高档轿车均带自动变速。
随着社会的发展及人们对汽车性能要求的提高，自动变速器的维修也将成为汽车维修中的一个重要项目，对它的关注度将会超过发动机，这就需要我们深入研究。
参考文献
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[4]凯美瑞维修手册
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