◆文/北京 楊老師

聊聊變速器過熱的那點事兒(上)

◆文/北京 楊老師

炎熱的夏季，車輛過熱總是一個繞不開的話題，大部分案例都是發(fā)動機(jī)“發(fā)燒”，但是你知道嗎？其實變速器也有過熱的報警?？赡艽蠹叶加X得，變速器不像發(fā)動機(jī)，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、動能，而只是能量的“搬運工”，其實，變速器犯起脾氣來，照樣會警告：“我熱了”！

為此，筆者想和大家一起聊聊變速器過熱話題。

楊老師（楊波）

汽車維修高級技師、機(jī)動車檢測維修工程師。從事汽車維修工作近20年，先后擔(dān)任現(xiàn)代、通用4S店技術(shù)總監(jiān)、日德等外資車企的技術(shù)培訓(xùn)講師。具有扎實的理論基礎(chǔ)，在汽車電控診斷領(lǐng)域有著豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗和獨到的維修見解?，F(xiàn)在某外資車企擔(dān)任技術(shù)支持工程師。

案例1：寶馬760變速器油溫高

一輛寶馬760，底盤型號F02，行駛里程200 000km，裝備N74發(fā)動機(jī)與ZF的8HP自動變速器，車輛因變速器油溫過高報警而進(jìn)廠維修。

首次進(jìn)廠時，車輛不僅有變速器油溫過高報警，還有發(fā)動機(jī)渦輪增壓輔助水泵故障，更換輔助水泵后消碼，反復(fù)試車故障不能再現(xiàn)，交還客戶。但一周后，車輛再次進(jìn)廠，變速器油溫報警(圖1)再次出現(xiàn)，客戶要求徹底解決。

維修人員用診斷儀檢測車輛，讀取如圖2所示故障代碼。維修人員檢查了變速器油位和油質(zhì)，均正常；檢查變速器散熱油管無彎曲、變形，變速器油的熱交換器無碰撞損壞跡象；同時查看此車報警記錄，并沒有發(fā)動機(jī)過熱報警的歷史，測試發(fā)現(xiàn)車輛的電子扇功能也正常。奇怪的是：維修人員反復(fù)試車，卻不能重現(xiàn)變速器過熱的現(xiàn)象。

筆者查閱故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)，如圖3所示。故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)說明：此車變速器模塊的芯片溫度是133℃，變速器油的溫度是131℃，而[1004]組數(shù)據(jù)的過熱的閾值是145℃，而讓人費解的數(shù)據(jù)是：轉(zhuǎn)換器溫度為156℃。

圖1 儀表顯示變速器過熱

圖2 寶馬760故障車上的故障代碼

圖3 寶馬760故障車的凍結(jié)數(shù)據(jù)

經(jīng)過分析，筆者認(rèn)為：變速器過熱關(guān)閉的閾值是變速器程序設(shè)置的變速器過熱保護(hù)溫度值，如果超過這個溫度值，變速器會進(jìn)入過熱的故障模式。進(jìn)入過熱模式后，變矩器提前進(jìn)入閉合狀態(tài)，以避免變矩器溫度進(jìn)一步上升。當(dāng)發(fā)動機(jī)收到變速器過熱信號后會自動進(jìn)入輸出受限模式，以避免變速器損壞。而凍結(jié)數(shù)據(jù)中“【36】轉(zhuǎn)換器的溫度”中的“轉(zhuǎn)換器”則是翻譯出現(xiàn)了偏差，這個實際是指變矩器！由此可以看出該車變矩器的油溫超過了過熱保護(hù)的閾值，因此變速器出現(xiàn)了過熱報警的現(xiàn)象。

從故障凍結(jié)數(shù)據(jù)來看，發(fā)動機(jī)在怠速、車輛靜止，變速器渦輪軸轉(zhuǎn)速(輸入軸轉(zhuǎn)速)為0，這顯然是堵車的駕駛工況！

因此，筆者給出下面的測試檢查建議。

1．檢查油位，并在標(biāo)準(zhǔn)油位的基礎(chǔ)上，再多加50ml；

2．啟動發(fā)動機(jī)，在太陽下，打開空調(diào)，踩住剎車，擋位保持在N擋、D擋和M1擋，觀察變速器油溫和發(fā)動機(jī)水溫；

3．完成上述測試后，拆卸變速器油底殼，檢查油底殼有無油泥；

4．拆卸變速器油熱交換器，檢查有無堵塞；

5．檢查水箱、冷凝器表面，有無臟污。

維修人員經(jīng)過仔細(xì)排查，確認(rèn)如下信息。

1．故障車變速器油位處于正常范圍，檢查之后又多加了50ml；

2．開空調(diào)踩剎車掛擋時，發(fā)動機(jī)溫度118℃，變速器油溫134℃，明顯偏高；

3．拆卸變速器油底殼，變速器油質(zhì)無異常，油底殼上無沉積的油泥，如圖4所示；

4．拆卸檢查變速器熱交換器，發(fā)現(xiàn)冷卻水道堵塞，如圖5所示；

圖4 寶馬760故障車變速器油底殼無油泥

圖5 寶馬760故障車?yán)鋮s系統(tǒng)水道堵塞

5．檢查冷凝器表面臟污。

由上可見，變速器報警是因為變速器油熱交換器冷卻循環(huán)水道堵塞，車輛散熱不良，變速器油的熱量無法及時釋放，熱量經(jīng)過一定的堆積后，出現(xiàn)過熱報警的故障現(xiàn)象。所以，建議維修人員：更換變速器油的熱交換器，清洗發(fā)動機(jī)的冷卻循環(huán)以及冷凝器、水箱表面。維修過后試車確認(rèn)，怠速堵車開空調(diào)狀態(tài)，變速器油溫保持與水溫一致，變速器油溫過熱的故障現(xiàn)象消失。

針對該案例，楊老師想跟大家分享ZF 8HP自動變速器的油溫監(jiān)控策略。

自動變速器模塊EGS需要監(jiān)視變速器不同部位的溫度，變速器油溫度、變速器模塊的芯片溫度和變矩器的溫度，而前兩個溫度值是通過實際的物理傳感器直接檢測而得的，但變矩器溫度在模塊中并沒有相關(guān)的實物傳感器，是通過測算得來的。

那么,自動變速器中的變矩器油溫如何測算而來？而變矩器的油溫為什么這么重要，為什么控制模塊必須要知道變矩器的油溫呢？如果從原理、結(jié)構(gòu)等理論的角度來講這兩個問題，即使費很多筆墨也不一定能真正講清楚，但讀完下面的案例2，相信讀者能夠找到這兩個問題的答案。

案例2：寶馬3系變速器油溫高

一輛寶馬3系轎車，底盤F35，裝備N20型發(fā)動機(jī)與ZF 8HP自動變速器，行駛中儀表臺上變速器油溫過高報警燈點亮，并且存在發(fā)動機(jī)熄火的并發(fā)癥狀，客戶進(jìn)廠要求檢修。

維修人員用診斷儀讀取了如圖6所示的故障代碼。

圖6 寶馬3系故障車的故障代碼

根據(jù)故障代碼，維修人員又運行了檢測計劃ABL程序，但沒有得出任何結(jié)果，只有“刪除故障代碼存儲器”，“在此涉及一個偽故障，該偽故障主要在車輛編程之后出現(xiàn)”等字樣的提示。也就是說：根據(jù)診斷軟件的檢測計劃描述，過熱報警的故障代碼是虛假的，可能是在編程后出現(xiàn)的，請刪除故障代碼。

于是，維修人員刪除故障代碼再次測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)變速器的過熱報警依然出現(xiàn)。同時維修人員可以肯定的信息是：變速器出現(xiàn)過熱報警時，變速器的溫度絕對不高，車輛在廠里停了4h后上路，剛行駛了3min系統(tǒng)就開始報警，因此維修人員懷疑是程序方面的問題，導(dǎo)致變速器油溫的誤報警，但是對車輛編程之后重新試車，故障依然存在。

筆者看到案例后，查看了故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)，如圖7所示。

首先，從故障代碼凍結(jié)數(shù)據(jù)來看，維修人員的判斷沒有錯，0001組變速器油溫33℃，的確是變速器處于預(yù)熱階段的油溫。

其次，數(shù)據(jù)中清晰的記錄著：0024組的變速器溫度200℃，溫度報警的閾值還是145℃，所以一定是虛假報警，但是這個200℃的溫度是哪里來的？

此外，從數(shù)據(jù)看我們可以看出車輛當(dāng)時的狀態(tài)：擋位2擋、發(fā)動機(jī)扭矩56N·M，節(jié)氣門開度0，變速器模塊EGS的芯片溫度31℃。

圖7 寶馬3系故障車故障代碼的凍結(jié)數(shù)據(jù)

讓人感覺比較奇怪的是：變速器模塊EGS系統(tǒng)傳感器供電電壓是8.9V，屬于正常，而系統(tǒng)電壓才11.44V，難道是系統(tǒng)電壓出了問題？并且此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)4 096r/min啊！

經(jīng)過溝通得知，出現(xiàn)變速器油溫過熱報警故障時，發(fā)動機(jī)立即熄火，車速20km/h左右，雖然未注意到熄火前發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，但肯定到不了4 096r/min。發(fā)動機(jī)熄火？這個線索比較新奇！自動變速器能把發(fā)動機(jī)拖熄火的唯一可能只有變矩器卡滯了，但這個概率很小很小。那么反過來想：為什么變速器虛報油溫高了，這是不是因為發(fā)動機(jī)熄火造成的？

我們再回過頭去看一下圖6所示的該車所有的故障代碼，除了變速器過熱的故障代碼，還有五個發(fā)動機(jī)模塊的故障代碼，其中有三個居然都是曲軸傳感器！

很顯然，車輛出現(xiàn)熄火的故障是因為曲軸位置傳感器信號缺失、不可信或者同步失敗，所以發(fā)動機(jī)模塊DME就會告訴其他模塊(變速器控制模塊EGS)一個錯誤的曲軸轉(zhuǎn)速信號！因此EGS中顯示的4 320r/min轉(zhuǎn)速信號是徹頭徹尾虛假值！

因此，筆者建議維修人員首先檢查曲軸位置傳感器，檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)信號盤磁性物質(zhì)(圖8)脫落。之后更換此信號盤后，再次試車，發(fā)動機(jī)熄火、變速器油溫過熱報警故障一并消失！

現(xiàn)在，讓我們再回過來聊聊該車的故障原因和系統(tǒng)邏輯。

首先，為什么曲軸轉(zhuǎn)速傳感器信號盤會脫落？查閱該車的維修記錄，答案躍然紙上：事故車、換油底殼！因此，筆者懷疑曲軸信號盤上磁性物質(zhì)脫落是由于維修人員在維修事故車過程中，拆裝曲軸信號盤時不小心所致。

圖8 寶馬3系故障車曲軸信號盤磁性物質(zhì)脫落

接下來，回到大家最關(guān)心的問題，為什么曲軸位置信號錯誤會造成變速器的油溫過高報警？這跟前面的問題“自動變速器中的變矩器油溫如何測算而來？”實質(zhì)是一樣的。

ZF 8HP的變矩器(也叫轉(zhuǎn)換器)油溫實際是指變速器模塊計算的變矩器溫度，變矩器沒有實際的油溫傳感器，是根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸出轉(zhuǎn)速等參數(shù)計算而來，也就是變矩器泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速的滑差計算而來，當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速與渦輪轉(zhuǎn)速滑差過大時，變矩器的計算溫度就會高于閾值145℃，變速器就會出現(xiàn)過熱報警的提示。

另外一個問題：為什么變速器需要知道變矩器的溫度？筆者認(rèn)為這是一個非常大的命題，限于篇幅，下面只能結(jié)合變矩器的結(jié)構(gòu)(圖9)和工作原理做一些簡單的分析和說明。

圖9 ZF 8HP的變矩器結(jié)構(gòu)圖

1.從熱源的角度來說，自動變速器熱量的絕大部分(估計80%以上)來自于變矩器。變速器內(nèi)部齒輪咬合不會產(chǎn)生較大的熱量。變速器的離合器切換時間越來越短，甚至達(dá)到了200ms左右，離合器結(jié)合釋放的熱量非常有限。由于現(xiàn)代機(jī)械加工的精度越來越高，變速器內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部件間的相對摩擦產(chǎn)生的阻力和熱量也相對較少。唯獨變矩器在啟動階段攪油獲得增扭會產(chǎn)生大量的熱量，而在變矩器鎖止離合器調(diào)制結(jié)合階段是離合器片的相對滑差控制，也就是打滑控制階段也會產(chǎn)生大量的熱量，所以說變速器上產(chǎn)生的熱量，主要集中在變矩器上。

2.從程序的角度來講，這種變矩器油溫的測算邏輯，并非在所有變速器與變矩器上應(yīng)用。目前，在筆者接觸的變速器中，僅在ZF的8HP系列上才具有此邏輯功能。需要提示的是，泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速差很大有兩種含義：正常時代表急加速，不正常時說明變矩器打滑了！具體屬于哪一種，需參考加速踏板信號、變矩器鎖止離合器的控制狀態(tài)等主要信號來驗證或判斷。如果系統(tǒng)判斷為正常急加速，就不會設(shè)置故障代碼；而如果判斷為變矩器打滑，則會設(shè)置變矩器鎖止離合器打滑的故障代碼。該滑差是否正常還要考慮到車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、擋位、油門開度、負(fù)荷等信號綜合來判斷。也就是說8HP幾乎不會出現(xiàn)變矩器離合器打滑的故障代碼，因為出現(xiàn)這個代碼之前，系統(tǒng)測算的變矩器油溫會提前報警。而其他老款變速器則比較容易出現(xiàn)變矩器鎖止離合器打滑的故障代碼。

3.從變矩器鎖止離合器的控制邏輯來說，控制模塊需要知道變矩器的油溫。ZF從8HP開始應(yīng)用三油道精確控制變矩器鎖止多片離合器，進(jìn)一步加大了變矩器鎖止離合器的調(diào)制控制范圍。因此精確監(jiān)視泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速并測算變矩器的溫度，在變矩器鎖止離合器的精確控制上顯得就十分必要。如果變矩器油溫過高，則提前進(jìn)入閉鎖狀態(tài)。

從上述三點不難看出，8HP系列自動變速器需要具有測算變矩器油溫的邏輯功能，并以泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速滑差為基礎(chǔ)的邏輯計算功能。

其實，無論是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(泵輪)信號錯誤，還是輸入軸(渦輪)信號失真，都會影響到變矩器的油溫測算。當(dāng)CAN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，變速器模塊不能準(zhǔn)確接收發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號時，都會影響變矩器油溫的程序測算而出現(xiàn)油溫報警的故障代碼。甚至當(dāng)車輛的程序和編碼信息錯誤時，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能及時準(zhǔn)確地發(fā)送到變速器模塊，變速器模塊也會因為設(shè)置故障代碼，而誤報變速器油溫過高的警示燈。

希望維修人員透過此案例能正確認(rèn)識變速器過熱問題：不是所有變速器油溫過高報警都是真實的，有些信號和模塊具有欺騙性，只有正確認(rèn)識并分析變速器過熱報警的實質(zhì)才能及時找到故障的根源！

(未完待續(xù))