富康AL4自动变速器的检修AL4自动变速器如.docx
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富康AL4自动变速器的检修AL4自动变速器如
第七章富康AL4自动变速器的检修
AL4自动变速器（如图7-1）是由法国PSA集团与雷诺公司联合开发设计的全电子控制、全密封、少维护自动变速器，具有4个前进档和一个倒档，输出扭矩覆盖范围广，目前主要装备在雪铁龙公司XSARA、XANTLA第Ⅱ阶段车的XU汽、柴油发动机和神龙公司生产的TU5JP/K发动机上。
该变速器电控单元为模糊逻辑自动适配电子电控单元，具有接近人脑智能功能，可以精确的控制换档、主油路的压力、通过热交换器的流量、控制液力变矩器活塞的运动。
变速器电控单元采用模糊控制理论，可根据驾驶员的驾驶风格，车辆的载荷和程序选择器选择的程序来选择最佳的换档规则。
变速器电控单元和发动机喷射电控单元相互连接，传递信息，使液力变矩器的锁止，离合器、制动器的接合更加平稳，极大的提高了驾驶舒适性和操纵稳定性，当车辆出现故障时，电控单元控制系统采用后备值的方式运行，协助驾驶员把车开到服务站进行维修，维修人员利用ELIT和PROXIA与变速器电控单元自诊断系统对话，能快速查找，排除故障。
变速器电控单元控制系统通过控制各种电磁阀来防止驾驶员的误操作，提高了使用安全性。
图7-1AL4自动变速器外观图
第一节AL4自动变速器结构特点及工作原理
一、结构
AL4自动变速器（如图7-2所示）由液力传动部分、机械传动部分、液压控制单元和电子控制单元四部分组成。
AL4自动变速器液力变矩器为锁止式变矩器。
变速器采用辛普森Ⅱ型行星齿轮系，结构紧凑。
离合器为片式。
制动器为一个片式，2个带式，传递扭矩大。
所有运动副及齿轮润滑均为压力润滑。
变速器为全密封式，更换传动轴不须放油。
图7-2AL4自动变速器结构图
1-液力变矩器2-输入轴（第一轴）3-机油泵总成4-第一级减速从动齿轮5-停车轮6-第二轴7-第二级减速主动齿轮8-差速器齿圈9-差速器壳10-液力分配器罩11-换档棘轮卡片12-液力分配器13-手动阀14-辅助液力分配器15-离合器E1（倒档和1档）16-离合器E2（2、3、4档）17-供油通道18-制动器F1（4档）19-制动器F2（倒档）20-制动器F3（1、2档）21-行星齿轮系22-第一级减速主动齿轮
二、AL4自动变速器参数及结构识别
1、变速器技术参数
AL4自动变速器有关的参数见表7-1所示。
表7-1AL4自动变速器技术参数
发动机
TU5JP/K
变速器油容量
约6升
放油量
约3升
变速器油
CITROEN97.36.22
换油周期
终身润滑
检查变速器油面周期
6万公里
变速器润滑方式
压力润滑
减速机构润滑方式
压力润滑
变速器质量
70kg（含机油、电控单元）
输出最大扭矩
210N.m（2000~4500r/min）
液面检查时温度要求
60℃
℃
传动比
1档
2.72
2档
1.5
3档
1
4档
0.71
倒档
-2.45
一级减速主被动齿数
52×67
二级减速主被动齿数
25×71
里程表主被动齿数
24×20
禁止界限
3
113km/h
2
73km/h
操纵杆在“2”时再按程序选择器“1”
35km/h
R
15km/h
挂倒档同时踩制动
25km/h
不升起前轮拖挂
以50km/h拖车50km
拆下传动轴不用放油
有
在“P”档锁止变速杆
有
程序选择键
有
换档规律
10条
液力分配器
6个电磁阀+2个调压阀
液力变矩器
带有锁止
换档减小扭矩
有
强制降档功能
有
多功能开关
可调整
变速杆拉索
可调整
2、变速器电控单元标记
变速器电控单元的标记见图7-3所示。
图7-3变速器电控单元标记
1-西门子编号2-生产批号3-产品编号4-软件编号5-用户条形码6-西门子条形码7-西门子生产批号
3、自动变速器的标记
自动变速器的标记刻在后壳体上，如图7-4所示。
图7-4自动变速器标记
A-总成标记B-生产标号（流水号）
三、AL4自动变速器控制原理
AL4自动变速器控制原理（如图7-5），变速器电控单元根据各个传感器采集的信号，变速杆及程序选择按钮位置，精确控制主油路油压、油温、液力变矩器锁止，换档及组合仪表的显示。
发动机电控单元和变速器电控单元互通信息，在变速器换档时，通过减小点火提前角来降低发动机扭矩，提高换档舒适性。
图7-5AL4自动变速器电液控制原理
四、AL4自动变速器操作及使用方法
装备AL4自动变速器车辆的变速杆布置及仪表显示如图7-6所示。
图7-6变速杆布置及仪表显示
1-档位显示表2-“S”键按下显示3-“*”键按下显示4-控制面板5-变速杆6-变速杆锁止机构7-强制一档8-雪地键9-运动键
1、变速杆的操纵方法
（1）变速杆装在驾驶员右侧的控制面板上（如图可以在图7-6中六个位置移动）。
（2）变速杆带有机械安全装置，要想改变变速杆的位置必须先作用一侧向力，然后才能换档。
（3）只有把变速杆放在P或N位置才能起动发动机
（4）关闭发动机后需把变速杆挂入P以便锁止停车轮
（5）打开点火开关到M位后，踩制动才能将变速杆退出P位置
（6）打开点火开关到M位后，仪表板上的档位、程序显示器显示变速杆位置和程序选择器的程序。
（7）P位置为停车位置；R为倒档；N位为空档，前轮未抬起拖车时必须挂在N档；D为前进档，挂在此位置，可实现1、2、3、4四个档的自动升降；3为前进档，挂在此位置，可实现1、2、3三个档的自动升降；2为前进档，挂在此位置，可实现1、2二个档的自动升降。
2、程序选择器使用方法。
（1）通过程序选择器可选择三个程序：
“自适配”或“正常”程序、“运动”程序和“雪地”程序。
（2）打开点火开关不按任何键，电控单元选择自适配程序。
这是基本程序，变速器电控单元使自动变速器的运行适应于驾驶风格、道路、车辆载荷，以省油优先。
（3）按“S”键，电控单元选择运动程序，此程序优先考虑运动驾驶，而不是优先考虑省油。
（4）按“*”键，电控单元选择雪天程序，此程序适用于低附着力路面行驶；电控单元控制变速器用二档起步，以防车辆打滑。
（5）把变速杆放在“2”位置，再按程序选择器上的“1”键可得到强制一档，即自动变速器无自动升档动作。
（6）每次关闭点火开关重新打开之后，电控单元自动回到自适配程序。
3、拖挂
发动机转动时泵轮轴套带动机油泵运转，产生压力润滑变速器内各部件。
因此，拖挂时应在升起驱动轮的情况下进行拖车，如果在不升起前轮时拖挂必须把变速杆放在“N”位置，不加变速器油，行程不得超过50公里，车速不得超过50km/h。
4、其它注意事项：
（1）不要关闭点火钥匙滑行；
（2）不能推车来起动车辆；
（3）只有当发动机转动时，自动变速器才能得到润滑；
（4）发动机转动时不要拨掉蓄电池正负极；
（5）点火开关打开后，不要拨掉电控单元插头；
（6）电瓶应正确充电；
（7）发电机电压不得起过16V；
（8）没有保护措施，不要把自动变速器放在地上；
（9）从发动机上拆装自动变速器必须使用专用工具。
第二节AL4自动变速器结构及原理
AL4自动变速器由液力传动部分（液力变矩器）、机械传动部分、液压控制单元和电子控制单元四部分组成。
一、液力变矩器
液力变矩器是自动变速器中不可缺少的重要组成部分之一，它柔性装在发动机飞轮上，其作用是将发动机的动力传递给自动变速器的行星齿轮系统，并具有一定的自动变速功能，自动变速器的传动效率主要取决于液力变矩器，该液力变矩器具有扭矩放大作用，锁止时传动效率达100%。
1、液力变矩器结构
（1）液力变矩器及单向离合器结构如图7-7和图7-8所示，泵轮与发动机飞轮相连并随发动机飞轮一起旋转，涡轮与涡轮轴通过花键连接、导轮固定在单向离合器上。
图7-7液力变矩器
1-涡轮2-泵轮3-导轮4-单向离合器5-涡轮轴
图7-8单向离合器
1-弹簧2-内圈（机油泵壳）3-契块
2、液力变矩器的扭矩传递与放大原理
液力变矩器的扭矩传递与放大原理如图7-9所示。
液流循环图如图7-10所示。
液力变矩器运行示意如图7-11所示。
涡轮的循环示意见图7-12所示。
图7-9液力变矩器的扭矩传递与放大原理图
0-静止1-运动2-导轮叶片3-泵轮叶片4-单向离合器5-循环液流6-壳体7-涡轮叶片
图7-10液力变矩器液流循环图
涡轮与泵轮之间转速差
图7-11液力变矩器运行示意图
变速器油以较大角度冲击导轮叶片、传递扭矩≈2倍发动机扭矩
变速器油以较小角度冲击导轮叶片、传递扭矩>发动机扭矩、但传递扭矩下降
叶片与油流平行、导轮不起作用、传递扭矩≈发动机扭矩这是偶合工况
变速器油冲击导轮叶片背面导轮被带动旋转传递扭矩<发动机扭矩（轻微滑动）
图7-12涡轮的循环示意图
3、液力变矩器的锁止
泵轮通过液流带动涡轮旋转，总是存在着转速差，因此传动效率低，变速器油温度容易升高，为了提高液力变矩器传动效率，降低油温，充分利用发动机制动，AL4自动变速器通过电控单元控制液力分配器上的锁止电磁阀形成不同油路来控制锁止活塞的接合和分离，结构见图7-13，AL4自动变速器液力变矩器外形图与装配关系见图7-14。
图7-13液力变矩器结构
1-锁止活塞2-双面摩擦片3-减振器4-泵轮5-涡轮6-导轮7-单向离合器8-机油泵传动齿9-涡轮花键套
图7-14液力变矩器外形图与装配关系
1-起动齿圈2-传动法兰盘3-液力变矩器
（1）液力变矩器锁止活塞的分离。
双面摩擦片2通过减振器3与涡轮5连在一起可作轴向移动；锁止活塞1与液力变矩器壳体连在一起，可作轴向移动。
非锁止状态下，具有一定压力的变速器油从油道a进入锁止活塞1的左面推动活塞向右，然后经图7-15所示阴影区域从出油道b流出。
图7-15液力变矩器锁止活塞的分离
1-锁止活塞2-双面摩擦片3-减振器4-泵轮5-涡轮a-油道b-油道
（2）液力变矩器锁止活塞的接合。
在锁止模式下、油道a通过阀与油底壳相通后泄压，具有一定压力的变速器油从油道b进入，充满如图7-16所示阴影区域后推动锁止活塞1向左移动，把双面摩擦片压紧在壳体6上使液力变矩器壳体（即泵轮4）与涡轮5以同一角度速度旋转。
此时液力变矩器壳体与涡轮联接为一体。
图7-16液力变矩器锁止活塞的接合
1-锁止活塞2-双面摩擦片3-减振器4-泵轮5-涡轮6-壳体a-油道b-油道C-液力变矩器壳体
4、失速试验
车辆停在平路上，发动机热机，前方无人无障碍；拉上手制动，踩住脚制动直到试验结束，起动发动机，挂入D档；把油门踏板踩到底，观察发动机转速表指针应在2200tr/min左右。
特别提醒：
失速试验做的时间不能长，次数过多，否则会损坏液力变矩器。
如果转速过低，发动机动力不足或单向器打滑；反之，转速过高，说明液力变矩器损坏或离合器、制动器摩擦片打滑。
二、辛普森行星齿轮系
（一）简单行星齿轮组
简单行星齿轮组如图7-17所示，它包括中心轮P、一个行星轮支架PS（装有三个行星齿轮S）内齿圈C，S与P与C都相互常啮合。
行星齿轮支架支承行星齿轮，行星齿轮装在销轴上可自由转动，而且和支架一起，绕中心轮转动，类似太阳系里的行星运动，因此整个装置就叫行星齿轮系。
图7-17简单行星齿轮系
（二）辛普森行星齿轮系
AL4自动变速器采用辛普森Ⅱ型行星齿轮系，其原理见图7-18，其结构见图7-19所示，其参数见表7-2，AL4自动变速器的辛普森Ⅱ型行星齿轮系由两个简单行星齿轮组组成，第一行星齿轮组位于后端盖一侧，第二行星齿轮组位于液力变矩器一侧。
第一组的内齿圈C1与第二组的行星齿轮架PS2和一级减速主动齿轮连在一起，第二组的内齿圈C2与第一组行星齿轮架PS1连在一起，经过不同离合器和制动器作用后，动力从一级减速主动齿轮输出，AL4自动变速器能提供4个前进档和一个倒档。
图7-18AL4自动变速器辛普森Ⅱ型行星齿轮系原理图
E1、E2—片式离合器F1—片式制动器F2、F3—带式制动器S1—第一组行星齿轮
S2—第二组行星齿轮PS1—第一组行星齿轮架PS2—第二组行星齿轮架C1—第一组内齿圈C2—第二组内齿圈P1—第一组中心轮P2—第二组中心轮
图7-19AL4自动变速器辛普森Ⅱ型行星齿轮系结构图
表7-2AL4自动变速器辛普森Ⅱ型行星齿轮系结构参数
第一轴中心轮P1
33齿
第二轴中心轮P2
40齿
行星轮S1
21齿
行星轮S2
19齿
第一组行星架PS1
第二组行星架PS2
内齿轮C1
81齿
内齿轮C2
80齿
三、各档位动力传递
（一）一档动力传递路线
一档动力传递路线如图7-20所示。
1档时P1主动、P2（X）制动，其余各齿轮旋向见图7-20。
图7-20一档动力传递路线
动力传递路线Ⅰ（起步时）：
第一行星排：
P1主动，C1（X），动力从PS1→G2输出给第二行星排
第二行星排：
C2主动，P2（X），动力从PS2→PP输出
动力传递路线Ⅱ（一档行驶时）：
第一行星排：
P1、PS1主动，动力从C1→PS2→PP输出
第二行星排：
C2主动，P2（X），动力从C1→PS2→PP输出
注：
第一、第二行星排都传递扭矩
（二）二档动力传递路线
二档动力传递路线如图7-21所示。
2档时PS1-C2主动、P2（X）制动，其余各齿轮旋向见图7-21。
图7-21二档动力传递路线
动力传递路线：
一轴→E2→PS1→C2[P2（X）]→PS2→PP
注：
仅第二行星排传递扭矩
（三）三档动力传递路线
三档动力传递路线如图7-22所示。
3档时P1和PS1-C2主动（以同一转速旋转）、无制动齿轮，其余各齿轮旋向见表7-22。
图7-22三档动力传递路线
E1→P1
动力传递路线：
一轴C1→PS2→PP
E2→PS1
注：
仅第一行星排传递扭矩
（四）四档动力传递路线
四档动力传递路线如图7-23。
4档时PS1-C2主动、P1（X）制动，其余各齿轮的旋向见表7-23。
图7-23四档动力传递路线
动力传递路线：
一轴→E2→PS1[P1（X）]→C1→PS2→PP
注：
仅第一行星排传递扭矩
（五）、倒档动力传递路线
倒档动力传递路线如图7-24。
倒档时P1主动，PS1-C２（X）制动，其余各齿轮的旋向见表7-24。
图7-24倒档动力传递路线
动力传递路线：
一轴→E1→P1[PS1（X）]→C1→PS2→PP
注：
仅第一行星排传递扭矩
（六）各档位参数
各档位参数见表7-3所示。
表7-3各档位参数
档位
主动齿轮
固定齿轮
传动比
1
P1
P2
2.72
2
PS1-C2
P2
1.5
3
P1和PS1-C2
无
1
4
PS1-C2
P1
0.71
倒档
P1
PS1-C2
2.45
四、电控单元功能
AL4自动变速器电控单元为模糊逻辑自适配电控单元，该电控单元采用最先进的模糊控制理论，根据传感器信号模拟驾驶员的习惯，计算出各种坡度和载荷的大小后自动选择换档规律进行换档，此外它还有控制油温、油压、液力变矩器锁止、仪表显示，保护变速器等功能。
（一）换档规则
电控单元有十条换档规则，电控单元根据不同条件选择其中一条，使车辆的运行符合驾驶员的意愿、车辆载荷和各种道路条件的需用，其换档规则示意图示意图见图7-25所示。
电控单元控制的十条换档规则如下：
L1规则（经济规则）：
油温达30℃以后进入该规则。
经济规律升档慢省油。
L1规则（中间规则）：
介于L1和L3中间。
经济规律升档慢省油。
L3规则（运动规则）：
电控单元测出驾驶员运动风格后或按下“S”键后，优先进入该规则。
升档快，但废油。
L4规则（上缓坡规则）：
电控单元换档优先考虑上缓坡需要的动力。
L5规则（上陡坡规则）：
电控单元换档优先考虑上陡坡需要的动力。
L6规则（下坡规则）：
电控单元换档较平路滞后，利用发动机制动。
L7规则（雪地规则）：
按下“*”键后，进入该规则，电控单元控制变速器用二档起步，防止车轮打滑，适用于低附着系数路面。
L8规则（低温保护规则）：
油温小于14℃时，进入该规则，禁止液力变矩器锁止（Lockup）。
L9规则（高温保护规则）：
油温大于118℃时，进入该规则，液力变矩器锁止（Lockup）。
L10规则（防污染规则）：
油温15℃～30℃时进入该规则，提高怠速防止污染。
图7-25换档规则示意图
（二）电控单元控制程序
电控单元有三条控制程序，即自配、运动和雪地程序。
1、油温大于30℃小于118℃，不按任何键，电控单元自动选择自适配程序，根据驾驶员的风格、车辆载荷和路面情况在L1～L6中自动选择一条换档规则来控制变速器换档。
2、按下“S”键，电控单元进入运动程序，优先选择L3规则，再按“S”键则取消。
3、按下“*”键后，电控单元进入雪地程序，首先选择L7规则。
（三）发动机制动功能
快速抬脚时，保持在原档位或降一档，充分利用发动机制动。
（四）降档功能
电控单元根据车速、节气门位置、路况自动控制降档。
平稳、彻底松开油门踏板时可跳减档4-2、3-1。
快速松开油门踏实板时，则固定在目前档位，或顺序降一个档。
踩制动踏板时提前降档，充分利用发动机制动。
（五）瞬间提高加速功能
在L1和L2规则管理换档情况下，快速将油门踏板踩到底时，可瞬间过渡到L2和L3规则，减小油门踏板后，又回到原来规则。
（六）急加速功能
油门踏板踏到一定程序后，车速达到某一范围时再往下急踩踏板电控单元提供降档功能。
（七）压力控制功能
闭环状态下（电控系统无故障、变速器油温达到某一范围时）根据转速、涡轮扭矩控制主油路压力大小。
（八）换档电磁阀衔接控制功能
换档时电控单元控制顺序电磁阀通断电，变速器先进入空档状态，等待某一档位油缸开始泄压后，另一档位油缸开始注油，两油缸排空和加满的时间间隔取决于车速和节气门位置。
（九）液力变矩器的锁止与分离功能
根据车速、节气门位置、发动机转速与输入转速的差值、换档规则决定液力变矩器是否锁止。
液力变矩器锁止后可避免泵轮与涡轮打滑、降低油温、油耗、获得发动机制动。
（十）换档减小扭矩功能
变速器电控单元与发动机电控单元相连，换档时变速器ECU发出换档申请后，发动机电控单元减小点火提前角来降低扭矩，提高变速器换档舒适性。
（十一）怠速补偿功能
变速器油温15～30℃时，通过发动机电控单元来升高怠速。
（十二）自动变速器的保护功能
1、倒档保护：
当前进车速抵于15km/h时，进入R偿（D→R）车辆会立即停止而转入后退，但大于15km/h时，仪表板上的显示器，显示“N”闪烁，车辆向前空档滑行，倒车灯亮。
2、错误操作保护：
当车速大于换档极限车速时，从D→3，3→2，2→1，换档时，电控单元先保持在原档位，延时后再换档。
3、在变速器内部，当发动机转速高于某一转速时，禁止N→D，或N→R，经过减速和延时后可以过渡。
（十三）变速杆锁止功能
点火开关打开后，踩制动踏板，才能将变速杆从“P”位置移开。
（十四）仪表板上的显示功能
1、电控单元通过仪表板上的显示器指示变速杆的位置和选定的程序。
2、电控单元控制“S”和“*”指示灯交替闪烁提醒驾驶员变速器运行异常。
（十五）“旧机油”功能
电控单元根据油温和高温下工作时间等参数计算机油读数。
当读数超过32958时SPT与※交替闪烁，提醒司机变速器油已用旧，需要更换。
（十六）诊断功能
1、控单元控制传感器和驱动器电源，并始终监控其是否正常运行；
2、确认并存储运行故障；
3、通过K线与诊断工具数据通讯；
4、保证降级模式（后备方式）运行。
（十七）编码功能
1、电控单元编码：
利用自诊断工具编码程序对电控单元进行更新；
2、加密码：
根据车上未装的选装件设定自动变速器电控单元的外围环境。
（十八）其它功能
R位置时倒车灯亮和在P和N位置以外禁止起动发动机这两个功能是自动变速器固有的，由多功能开关内部的触点来保证。
五、电控单元控制方式
AL4自动变速器电控单元的控制方式示意见图7-26所示。
图7-26AL4自动变速器控制方式示意图
1-油门踏板2-双轨道节气门电位计3-发动机上止点传感器4-发动机水温传感器5-
汽油喷射电控单元6-发动机转速+水温信息7-发动机扭矩信息8-减少扭矩需求+怠速
补偿需求9-液晶显示器10-自诊断插头11-区段电磁阀（6个）12-线性脉冲电磁阀（2
个）13-机油流量调节电磁阀14-变速器油温传感器15-油压传感器16-变速器输入速
度传感器17-变速器输出速度传感器18-多功能开关19-倒车灯20-禁止起动继电器
21-P锁止驱动器22-变速杆23-程序选择器24-制动踏板（制动信息）25-变速器电控
单元26-节气门位置信息（节气门电位计）+kickdown信号
第三节AL4自动变速器电气元件与电路
一、传感器的结构及原理
（一）自动变速器输入和输出速度传感器
自动变速器输入速度传感器通过测量液力变矩器涡轮转速，提供给AL4电控单元变速器输入速度；自动变速器输出速度传感器通过测量二轴停车轮的转速提供给AL4电控单元变速器输出速度，以便使电控单元计算液力变矩器的滑动、决定换档及液力变矩器锁止状态、选择相应的换档规则以及换档时根据离合器和制动器的滑动来调整换档时间。
自动变速器输入和输出速度传感器见图7-27所示。
图7-27自动变速器输入和输出速度传感器
如图7-28所示，自动变速器输入和输出速度传感器为电磁感应式，它们分别通过45、46和47、48脚输给电控单元两个随转速变化的电压，即BVA输入速度和BVA输出速度。
图7-28自动变速器输入和输出速度传感器的连接
自动变速器输入和输出速度传感器与信号齿的间隙为1.5mm（不可调整）；输入（涡轮）速度传感器的电阻为R=300±40Ω，最小电压=0.3V（850r/min），最大电压=1.5V/（630r/min）；输出速度传感器的电阻R=1200±200Ω，最小电压=0.5V/（850r/min），最大电压=6V/（630r/min）。
（二）变速器油温度传感器
变速器油温度传感器提供变速器油温信号给变速器电控单元，可以让电控单元修正主油压、选择高温保护规则，使液力变矩器锁止并通过自诊灯的闪烁告诉驾驶员油温过高。
变速器油温度传感器是一种负温度系数的热敏电阻，由电控单元供给5V电源，通过油温变化再反馈回电控单元一个随油温连续变化的电压。
其控制电路见图7-29所示，变速器油温度传感器的电阻随温度的变化规律见表7-4。
更换变速器油温度传感器时必须更换B插接器上的整根线束。
图7-29变速器油温度传感器电路
表7-4变速器油温度传感器参数表
温度（℃）
电阻（Ω）
误差（%）
温度（℃）
电阻（Ω）
误差（%）
-50
939
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