换档电磁阀(工作原理与故障症状)

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要理解换档电磁阀的症状,重要的是要了解为什么以及如何在有电磁阀之前自动变速器就已经开始换档,以及为什么一开始要添加电磁阀。

行星齿轮的工作原理

能够自动换档的变速器和驱动桥(不包括CVT无级变速器)在其核心有一个或多个行星齿轮。这些齿轮组,连同驱动和保持元件如制动器和离合器,提供了不同的速度范围,包括倒档。

一个简单的行星齿轮由一个太阳轮、一个带有多个绕太阳轮旋转的小齿轮的行星架,以及一个环绕行星齿轮外部的齿圈组成。

如果你固定行星架并驱动太阳轮,齿圈会以相反方向被驱动。反之亦然。

固定太阳轮并驱动齿圈会带动行星架,提供一个减速比;而固定齿圈同时驱动行星架会使太阳轮作为输出旋转,提供另一个不同的减速比,等等。

来自发动机的动力通过液力变矩器传递,液力变矩器内部有一个涡轮集成在其外壳中,还有一个带有相应叶片的涡轮固定在驱动变速器内部机构的轴上。

行星齿轮组的任何部分都可以被固定或驱动。旋转鼓内的离合器通过鼓内的活塞液压施加作用。“制动离合器”组或固定在变速器外部的静态带,通过液压活塞施加作用,充当“保持”元件。

还有单向离合器,它们通过旋转元件的方向机械地施加作用。

变速器的液压系统

变速器的液压元件始于从油底壳通过过滤器吸油至油泵,油泵由液力变矩器的外壳驱动。这个外壳螺栓连接到发动机的“柔性板”上,柔性板中心则螺栓连接到曲轴。

它被称为“柔性板”是因为随着液力变矩器内压力的增加,其外壳会膨胀,而由于此外壳螺栓连接到柔性板的外边缘,该板必须随液力变矩器的膨胀而弯曲。这就是为什么自动变速器的飞轮有时会在中心周围开裂。

油泵产生的液压填充液力变矩器,并作为“行驶压力”提供给“阀体”。这个阀体通常由铝制成,通过螺栓固定在变速器壳体上,中间夹有一块带有很多小孔的板,两侧有密封垫。

阀体内部加工有一套复杂的通道,配有滑阀和弹簧,设计用于将液压引导至与提供不同速度范围的一个或多个行星齿轮组相互作用的各个驱动或保持元件。

请记住这一点——我们马上会讲到电磁阀。

老式变速器如何换档

一个带有内部滑阀的“调速器”最初被设计为随着车辆速度的增加而更快地旋转,这个调速器利用离心力移动其滑阀。

随着调速器内部的滑阀随着车辆速度的增加而改变位置,流经调速器的流体压力被发送到阀体内的其他滑阀,使它们克服弹簧压力移动,并重新引导流体至驱动或保持元件。

当变速器在急加速或车辆牵引重载时换档,需要将每个档位保持更长时间。这需要另一个压力通道来对抗调速器压力。这个压力被称为“节气门”压力。

在许多老式变速器上,有一个“调制器”阀,其内部有一个可移动的铁芯连接到阀内的真空膜片。铁芯移动变速器中的一个简单的弹簧滑阀。

供给此调制器阀的真空直接来自进气歧管。当发动机负载增加时,真空度降低,阀的铁芯移动其在变速器中的滑阀以对抗调速器压力。

当节气门压力增加时,调速器压力无法引起循环中的下一个换档,直到车辆速度(通过调速器)增加调速器压力以克服节气门压力,迫使换档发生,只是比在较低节气门压力下发生得更晚。

几乎所有的变速器都开始从真空调制器转向使用节气门位置(通过连杆或电缆)来控制节气门压力。与其他大多数平台不同,克莱斯勒的变速器从未使用过真空调制器。

电磁阀及其故障症状

最早的变速器电磁阀被设计用于控制“液力变矩器离合器”,这一功能在1970年代末开始出现,目的是提高燃油经济性。

大多数变速器有3个前进档和“超速档”。在第三档时,液力变矩器离合器(TCC)会将变矩器外壳锁定到涡轮上,导致发动机和涡轮轴之间直接连接。当你踩下刹车时,液力变矩器离合器会释放。

当发动机冷机时,某些车辆不允许液力变矩器锁定,因为在TCC未锁定时,变矩器在剪切流体的同时会产生热量,而变速器油需要迅速升温以实现变速器的最佳运行。

这些TCC电磁阀可能会卡住,在车辆停止时保持液力变矩器接合,导致发动机熄火。这是我们提到的第一个可能由故障电磁阀引起的症状。

如果电磁阀无法锁定TCC,燃油经济性将会受到影响,驾驶员甚至可能没有意识到TCC没有锁定,除非他们注意监控转速表。

电磁阀与车辆电脑

随着电脑在1970年代末和1980年代初在车辆上变得普遍,工程师开始让电脑控制越来越多的部件。

即使阀体仍然以相同的方式工作,也添加了电脑的输入和输出。压力开关报告阀体不同部分的流体压力。这些早期的开关是通断开关,但很快被一个或多个指示压力的传感器所取代。

节气门压力和曾经的调速器压力都通过一个特殊电磁阀的脉冲应用,变成了由电脑控制的变速器元件。换档电磁阀可以被应用来强制增加阀体特定部分的流体压力。

发动机负载、车辆速度、变速器输入和输出轴速度以及节气门位置突然变成了决定变速器压力、换档点甚至换档感觉和质量的数据。许多变速器在换档时暂时“断开”发动机的连接,以软化换档感觉。

一些亚洲车辆使用“模糊逻辑”来防止变速器在巡航控制开启时在缓坡上降档。性能套件开始出现,在仪表板或换档杆上有开关,为那些喜欢档位之间干脆、硬朗换档感觉的人改变换档感觉。

换档电磁阀的操作与问题

不同的变速器有不同数量的电磁阀,而且它们并不总是按照我们可能认为的顺序工作。顺序思维的人可能会逻辑地认为,如果一个变速器有电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C,那么电磁阀A会触发1-2档换档,电磁阀B触发2-3档换档,电磁阀C触发3-4档换档。

但实际并非如此。

你可以查看一个简单的换档电磁阀图表,看看电磁阀在不同档位之间的操作有多么复杂:

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当电磁阀发生故障时,具体哪个电磁阀故障会导致什么结果取决于具体情况。一个换档电磁阀故障可能会影响多个速度范围(参见上图)。而且并非所有症状都与电磁阀有关。

与电磁阀相关的DTC(诊断故障码)会指示电磁阀电路问题,或者一种情况是电路本身没有问题,但PCM(动力总成控制模块)或TCM(变速器控制模块)命令电磁阀动作,但从输入和输出速度的输入判断,命令的换档没有按指令发生。这被归类为“性能故障”。

通常,当电磁阀发生故障时,你会注意到换档感觉或质量有差异。变速器可能会跳过一个档位、换档冲击等。

如果在较新的车辆上,变速器电磁阀失去电力,压力控制电磁阀将默认进入高压状态,以防止离合器打滑和损坏,并且变速器将默认进入比一档更高的档位。

但在早期的变速器上,变速器电磁阀由保险丝供电,如果这个保险丝被移除或因任何原因烧断,变速器将在一档起步且永远不会换档。

换档电磁阀位于何处?

电磁阀最初是作为独立部件安装在阀体上的,大多数变速器维修店在翻新变速器时会更换所有电磁阀(这是好事),以避免电磁阀引起问题,因为这种情况经常发生。

许多变速器和驱动桥仍然将换档电磁阀直接安装在阀体上,但它们通常成组销售。

但在较新的变速器上,电磁阀通常包含在一个单一的“电磁阀包”中,该包包含所有电磁阀。在某些克莱斯勒驱动桥上,这个电磁阀包是外部的,甚至无需拆下变速器油底壳即可更换,但大多数电磁阀包需要排空油液才能更换,并且在某些情况下,可能需要进行编程或学习。

一些本田驱动桥通常有单独的电磁阀安装在外面。

亚洲驱动桥(如日产)通常将其变速器电磁阀接地,并通过PCM/TCM切换电磁阀的电源,但大多数其他平台在钥匙打开时持续为电磁阀供电,并通过切换接地来控制它们。

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