底盘电控系统原理与检修课程课件-项目2 自动挡车辆无法起步故障检修

项目2自动挡车辆无法起步故障检修汽车底盘电控系统原理与检修（第2版）主编：目录CONTENTS任务2.2液力变矩器的检修任务2.1液力变矩器的认识与拆装知识目标能力目标12液力传动装置的类型和功用，理解液力变矩器的结构与工作原理。液力变矩器的单向离合器及锁止离合器的检修方法。了解掌握3正确清洗液力变矩器，正确拆卸和更换液力变矩器的油封；能够将液力变矩器总成从自动变速器上拆下并重新安装，排查解决自动变速器车辆起步困难及加速无力的故障。学会液力变矩器的认识与拆装任务2.1任务2.1液力变矩器的认识与拆装任务导入

客户报修：一位自动挡帕萨特客户驾车来到4S店向前台接待报修：早上发动车辆驾车上班，发现车辆起步非常缓慢，加速给了很大的油门车辆才勉强起步，有时挂上倒挡，车不向后走。以往从未出现过类似的情况，于是来到4S店，希望能得到检修处理。故障原因分析：自动挡车辆无法起步或起步不灵敏是非常典型的故障，导致故障出现有多种原因，例如变速器换挡执行机构打滑或齿轮部分有问题，还有很主要的一个方面是由于自动变速器的液力变矩器中的增扭元件导轮出现故障导致起步无力。若要解决类似的故障问题，必须掌握液力变矩器的结构组成及变矩原理，明确为何导轮的存在会有增扭的效果。

液压、液流传动知识引导。定义：利用液体传输功率称为液压、液流传动。形式：液压传动（容积式液压传动）——通过液流的压力传输功率，如油马达、千斤顶、各种液压阀；液力传动（动力式液压传动）—通过液流的动能传输功率，如液力耦合器、液力变矩器。液力变矩器是液力传动中的主要形式，是构成液力自动变速器不可缺少的重要组成部分。变矩器总成封在一个钢质壳体中，内部充满自动变速油（ATF）。变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接，与曲轴一起旋转，如图2.1所示。其作用是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮机构，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变矩器的结构和性能，下面分别阐述。任务2.1液力变矩器的认识与拆装图2.1液力变矩器的位置及外形

1.作用2.1.1液力变矩器的作用和性能任务2.1液力变矩器的认识与拆装①增大由发动机产生的扭矩。②起到自动离合器的作用，传递（或不传递）发动机扭矩至变速器。③缓冲发动机和传动系的扭振。⑤驱动液压控制系统的油泵。④起到飞轮的作用，使发动机转动平稳。

2.性能2.1.1液力变矩器的作用和性能任务2.1液力变矩器的认识与拆装01自适应性：指变矩器能够根据外界负荷的大小，自动改变其转速和转矩值并使系统处于稳定工作的能力。0203变矩性能：指液力变矩器在一定范围内按一定规律无级改变由泵轮传到涡轮轴转矩值的能力。效率性能：指变矩器在传递能量过程中的效率的变化。04透穿性能：指液力变矩器涡轮轴上的转矩和转速变化时，是否影响泵轮轴上转矩和转速也相应变化的能力。05局限性：传动效率低，经济性差；结构复杂，成本高。

1.变矩器的结构组成2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装液力变矩器有3个工作轮，即泵轮、涡轮和导轮。泵轮位于变矩器的后部，与变矩器壳体连在一起。涡轮位于泵轮前，通过带花键的从动轴向后面的机械变速器输出动力。导轮位于泵轮与涡轮之间，与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过单向离合器支承在固定套管上，使得导轮只能单向旋转（顺时针旋转）。泵轮、涡轮和导轮上都带有叶片，液力变矩器装配好后形成环形内腔，其间充满ATF,如图2.2所示。图2.2液力变矩器的组成B—泵轮；W—涡轮；D—导轮；1—输入轴；2—输出轴；3—导轮轴；4—变矩器壳

2.工作原理2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装（1）汽车起步之前变矩原理发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮与之一同旋转，泵轮内的液压油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘，形成循环的液流，如图2.3（a）所示。导轮的作用是改变涡轮上的输出扭矩。由于从涡轮叶片下缘流向导轮的液压油仍有相当大的冲击力,只要将泵轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度,就可以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。首尾相接液流如图2.3（b）所示。图2.3液力变矩器的内部液流状况2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装

在汽车起步之前，涡轮转速nW=0，发动机通过液力变矩器的壳体带动泵轮转动，并对工作液产生一个大小为MB的转矩。液力变矩器内的工作液在泵轮叶片带动下，以一定的绝对速度vB冲向涡轮叶片，绝对速度vB是泵轮的圆周速度vB1和沿泵轮叶片的相对速度vB2的合成速度，因此时涡轮静止不动，液流沿涡轮叶片流出冲向导轮叶片，如vW所示，这既是液流质点在涡轮叶片的相对速度，也是液流质点的绝对速度，然后液流再沿固定不动的导轮叶片沿箭头vD方向回到泵轮中。液流流经导轮叶片时，因受叶片作用，使液流的方向发生变化。以工作液为研究对象，设泵轮、涡轮和导轮对液体的作用力矩分别为MB、MW、MD，根据液流的力矩平衡条件可知MW=MB+MD，具体状况如图2.4所示。图2.4起步前液力变矩器的内部液流状况2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装（2）汽车起步之后变矩原理当汽车在液力变矩器输出扭矩的作用下起步后，与驱动轮相连接的涡轮也开始转动，其转速随着汽车的加速不断增加。这时由泵轮冲向涡轮的液压油除了沿着涡轮叶片流动之外，还要随着涡轮一同转动，使得由涡轮下缘出口处冲向导轮的液压油的方向发生变化，不再与涡轮出口处叶片的方向相同，而是顺着涡轮转动的方向向前偏斜了一个角度，使冲向导轮的液流方向与导轮叶片之间的夹角变小，导轮上所受到的冲击力矩也减小，液力变矩器的增扭作用也随之减小。车速越高，涡轮转速越大，冲向导轮的液压油方向与导轮叶片的夹角就越小，液力变矩器的增扭作用也越小；反之，车速越低，液力变矩器的增扭作用就越大。因此，液力变矩器在汽车低速行驶时有较大的输出扭矩，在汽车起步、上坡或遇到较大行驶阻力时，能使驱动轮获得较大的驱动力矩。2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装

在汽车起步之后，随着涡轮速度不断增大到某一数值时，涡轮出口处的液流绝对速度方向与导轮叶片平行，即冲向导轮的液压油的方向与导轮叶片之间的夹角减小为0，由于从涡轮流出的液流流经导轮后方向不变，因此导轮对涡轮的反作用力为0，即MD=0，所以此时涡轮的输出力矩等于泵轮对液流的作用力矩（MW=MD+MB），这种情况下，液力变矩器由变矩工况转化成耦合工况。液力变矩器失去增扭作用，其输出扭矩等于输入扭矩。具体状况如图2.5所示。图2.5起步后液力变矩器的内部液流状况2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装（3）汽车高速行驶时变矩原理

涡轮转速进一步增大，涡轮出口处液流绝对速度vW方向将进一步向左倾斜，当涡轮转速超过耦合工况的转速时，液流便冲击到导轮叶片的背面，此时导轮对液流反作用力矩的方向与泵轮对液流的作用力矩的方向相反，即MW=MD-MB，故涡轮输出力矩反而小于泵轮输入力矩，其传动效率也随之减小。为了解决这个不利问题，可将变矩器导轮设置成不是完全固定不动的，而是通过单向超越离合器支承在固定于变速器壳体的导轮固定套上。单向超越离合器使导轮可以朝顺时针方向旋转（从发动机前面看），但不能朝逆时针方向旋转。故当涡轮转速超过前述耦合工况的转速时，液压油从反面冲击导轮叶片，对导轮产生顺时针方向的扭矩，由于单向超越离合器在顺时针方向没有锁止作用，可以像轴承一样滑转，因此导轮在液压油的冲击作用下开始朝顺时针方向旋转。由于自由转动的导轮对液压油没有反作用力矩，液压油只受到泵轮和涡轮的反作用力矩的作用。因此这时变矩器导轮不能起增扭作用，是理想工作状态。这时涡轮转速较高，该变矩器也处于高效率的工作范围。具体状况如图2.6所示。2.1.2液力变矩器的结构与工作原理任务2.1液力变矩器的认识与拆装

总结：自动变速器在低速区域，输出力矩为M′W＝MB+MD。如果单向离合器不能被锁止，MD就会减小，M′W就减小，导致汽车在低速区域加速无力发生故障。自动变速器在高速区域，输出力矩为M′W＝MB-MD。如果单向离合器被咬死，MD就会增大，M′W也会减小，导致汽车在高速区域加速无力发生故障。可以把液力变矩器的工作过程概括为两个工况，一是变矩，另一个是耦合。当泵轮与涡轮转速相差较大，或者说在低速区时，液力变矩器实现变矩（增矩）；当涡轮转速达到泵轮转速的85%～90%，或者说在高速区时，液力变矩器实现耦合传动，即输出（涡轮）转矩等于输入（泵轮）转矩。图2.4起步前液力变矩器的内部液流状况请在此处输入所需标题任务实施

以大众车系典型变速器为例，液力变矩器的实物认识与拆装测量关键拆装检修步骤如表表1-1：液力变矩器的检修任务2.2任务导入

客户报修：一位自动挡捷达01M客户驾车来到4S店向前台接待报修，最近车辆频繁出现异常故障，出现在加速及制动两种不同工况：首先加速工况加速无力，提速缓慢；而车辆行驶高速时踩刹车制动减速有时车辆会突然熄火。故障原因分析：该车辆故障的出现发生在加速及制动两种不同的工况，而且车况很旧，首先就加速无力而言，在液力变矩器的工作范畴，可能由于变矩器内部支承导轮的单向离合器卡滞影响了涡轮转速的提高导致加速无力；还有可能是液力变矩器的锁止离合器无法锁止导致传动效率下降。而另外一个故障关于车辆高速时踩制动踏板车辆有时熄火的问题很大程度上在于高速锁止后的锁止离合器无法在接通制动踏板开关时自动解锁，导致发动机与驱动轮刚性连接在一体无法承受很大的助力矩而熄火。要解决变矩器此类故障问题，必须掌握典型液力变矩器单向离合器及锁止离合器的工作原理及分解检修要点，同时要掌握与自动挡车辆无法起步相类似的典型故障诊断排查流程。任务2.2液力变矩器的检修

1.锁止离合器的作用及结构

锁止离合器（TorqueConverterClutch，TCC）的结构如图2.16所示。设置由液压油操纵的锁止离合器的原因是变矩器用液力来传递汽车动力，而液压油的内部摩擦会造成一定的能量损失，因此传动效率较低。为提高汽车的传动效率，减少燃油消耗，锁止离合器可以将泵轮和涡轮直接连接起来，即将发动机与机械变速器直接连接起来，这样减少液力变矩器在高速比时的能量损耗，提高了传动效率，提高汽车在正常行驶时的燃油经济性，并防止ATF油过热。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修

通过前面的课题学习，我们已经对液力变矩器的结构及工作原理有所认识，典型的液力变矩器主要由泵轮、涡轮、带单向离合器的导轮、变矩器壳体、涡轮轴、锁止离合器等组成。涉及本课程液力变矩器的检修内容比较重要的是锁止离合器和导轮单向离合器。

具体结构为变矩器壳体即是锁止离合器的主动盘，从动盘是一个可做轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接，如图2.17所示。压盘背面的液压油与变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通，保持一定的油压；压盘与变矩器壳体之间的液压油通过变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。锁止控制阀由自动变速器电脑通过锁止电磁阀来控制。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.16锁止离合器的结构

锁止离合器减震器、压盘及与前盖的配合关系如图2.18所示。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.17带锁止离合器的液力变矩器图2.18锁止离合器减震器、压盘及与前盖的配合关系

2.锁止离合器的工作原理液力变矩器内锁止离合器的工作是由锁止信号阀和锁止继动阀共同控制的，锁止信号阀上方作用着速控阀油压。当车速低时，速控油压也低，锁止信号阀在弹簧的作用下保持在上方位置，将通往锁止继动阀的主油路切断，从而使锁止继动阀在上方弹簧力及主油路油压的作用下保持下方位置，让液力变矩器内锁止离合器压盘左侧的油腔与来自次调压阀的进油道相通，此时锁止离合器处于分离状态，发动机的动力完全由液力变矩器内的液压油来传递。如图2.19所示。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.19锁止离合器分离工作状态当汽车以超速挡行驶，且车速及相应的速控油压升高到一定数值时，锁止信号阀在速控油压的作用下被推至下方位置，使来自超速挡油路的主油路油压进入和锁止继动阀下端，锁止继动阀在下方主油路油压的作用下上移，让锁止离合器左侧的油腔与泄油口相通，使锁止离合器处于接合状态，发动机的动力经锁止离合器直接传至涡轮输出轴，传动效率为100%，如图2.20所示。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.20锁止离合器接合工作状态关于液力变矩器各阶段工作情况尤其是锁止工况，可用一对电风扇的工作来描述，工况如图2.21所示。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.21液力变矩器各阶段工作情况

3.带锁止离合器的液力变矩器特性曲线

如图2.22所示，液力变矩器特性曲线及各参数表达为：

K为变矩比，是涡轮输出转矩与泵轮输入转矩之比。

i为转速比，是涡轮转速与泵轮转速之比。

η为传动效率，是涡轮输出功率与泵轮输入功率之比。

η0为液力变矩器的传动效率图。在i<i1区域，K>1，为变矩器工况。在i1≤i≤i2区域，K=1，为耦合器工况。当涡轮转速升高到i2（约为0.8）时，锁止离合器接合，动力由锁止离合器直接传递，此时K=1，效率η上升为约100%。锁止离合器的效率特性曲线为OABCDE，其动力性及经济性均较理想，故在轿车上应用较为广泛。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.22液力变矩器特性曲线图

当车辆在良好路面行驶时，变矩器进入锁止工况的工作条件一般包括下列五个方面：①工作温度：ATF要求温度（一般为50~70℃），具体因车型而异。②挡位：挡位开关指示变速器处于前进位，且挡位在D2、D3或D四挡。③制动开关状态：制动灯开关必须指示没有进行制动。④车速：车速必须高于规定值（因车型而异，大部分在三挡进入锁止工况，50~70km/h）。⑤节气门位置信号：加速踏板处于开启状态。当车辆起步、低速或在坏路面上行驶时，应将锁止离合器分离，使液力变矩器具有变矩作用。锁止离合器的常见故障有不锁止和常锁止。不锁止的现象是车辆的油耗高、发动机高速运转而车速不够快。具体检查时要相应检查电路部分、阀体部分以及锁止离合器本身。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修

常锁止的现象是发动机怠速正常，但选挡杆置于动力挡（R、D、2、L）后发动机熄火。锁止离合器的检查需要将液力变矩器切开后才能进行，但这只能由专业的自动变速器维修站来完成。其切割方法如图2.23所示。2.2.1锁止式液力变矩器任务2.2液力变矩器的检修图2.23液力变矩器的切割方法

单向离合器又称自由轮离合器、超越离合器，其功用是实现导轮的单向锁止，即导轮只能顺时针转动而不能逆时针转动，使得液力变矩器在高速区实现耦合传动。常见的单向离合器包括滚柱斜槽式（滚子式）和楔块式两种结构形式，液力变矩器中使用的单向离合器多为滚柱式。2.2.2导轮单向离合器任务2.2液力变矩器的检修

1.滚柱斜槽式单向离合器滚柱斜槽式单向离合器简称滚柱式单向离合器。滚柱斜槽式单向离合器如图2.24所示，由外座圈、内座圈、叠片弹簧和滚柱等组成。当导轮带动外座圈逆时针转动时，滚柱进入楔形槽的窄处，内、外座圈被滚柱楔紧，外座圈和导轮固定不动；当导轮带动外座圈顺时针转动时，滚柱进入楔形槽的宽处，内、外座圈不能被滚柱楔紧，外座圈和导轮可以顺时针自由转动。2.2.2导轮单向离合器任务2.2液力变矩器的检修1—叠片弹簧；2—外座圈；3—滚柱；4—内座圈图2.24滚柱斜槽式单向离合器2.2.2导轮单向离合器任务2.2液力变矩器的检修

2.楔块式单向离合器

楔块式单向离合器如图2.25所示，由外座圈、内座圈、保持架和楔块等组成。导轮与外座圈连为一体，内座圈与固定套管刚性连接，不能转动。当导轮带动外座圈顺时针转动时，外座圈带动楔块顺时针转动，楔块的短径与内、外座圈接触，由于短径长度小于内、外座圈之间的距离，因此外座圈可以自由转动；当导轮带动外座圈逆时针转动时，外座圈带动楔块逆时针转动，楔块的长径与内、外座圈接触，由于长径长度大于内、外座圈之间的距离，因此外座圈被卡住而不能转动。图2.25楔块式单向离合器2.2.2导轮单向离合器任务2.2液力变矩器的检修

单向离合器在拆卸安装时一定注意方向性，若装反将会导致工作失效。单向离合器也是各类齿轮变速器中不可或缺的换挡执行元件之一，在项目4中也会有所介绍。本项目设计单向离合器失效或损坏后，液力变