任務二　認知與拆裝液力變矩器

任務導入

某大眾4S店前臺接待人員剛上班就接到一位購買Bora自動擋的車主報修：早晨著車后，發現起步異常緩慢，深踩加速踏板才勉強起步，明顯感到車輛動力不足，提速困難，此前未覺異常。于是就趕緊將車開來，希望得到檢修處理。

你認為是何原因導致該車出現了上述問題？這與自動變速器中的液力變矩器性能異常是否有關呢？

本任務的學習宜通過在整車實訓室或汽車底盤電控實訓室利用整車或自動變速器總成臺架完成。具體包括：掌握液力變矩器的結構、類型；理解液力變矩器工作原理與工作特性；能夠拆裝和檢修液力變矩器，并完成相應的任務工單。

相關知識

裝備自動變速器的車輛無法起步或起步困難均是極為典型的故障現象，導致此類故障現象的出現有諸多原因，比如發動機的動力嚴重下降，傳動系阻力過大，自動變速器中換擋執行元件打滑或齒輪變速機構異常，液控系統壓力不足等等。此外，還有與液力變矩器（Fluid Torque Converter）相關的一個重要方面就是其中的增矩元件導輪出現了故障進而導致起步無力。若要解決由此原因所致的故障，就必須掌握液力變矩器的結構組成和工作原理，理解為何導輪的存在會增加發動機傳輸給傳動系的扭矩，以及有利于車輛起步的緣由。

一、液力變矩器的作用和性能

如前所述，液力變矩器位于自動變速器的最前端，與飛輪固定連接，其作用相當于手動擋汽車中的離合器。它可利用油液循環流動過程中動能的變化將發動機的動力傳遞給自動變速器的輸入軸，并能根據汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內自動、無級地改變傳動比和轉矩比，具有一定的減速增扭功能。

液力變矩器動力傳遞的主要形式是液力傳動，是構成液力自動變速器不可缺少的重要組成部分。此總成封裝在一個鋼質殼體中，內部充滿自動變速油（Automatic Transmission Fluid，ATF）。變矩器殼體前端通過螺栓與發動機曲軸后端的飛輪連接，隨曲軸一同旋轉，如圖2-2-1所示。它將發動機的動力“柔性”地傳遞給自動變速器中的齒輪機構，并具有一定的自動變速能力。自動變速器的傳動效率主要取決于液力變矩器的結構和性能。

1.液力變矩器的作用

（1）增大由發動機產生的扭矩，有利于車輛起步；

（2）起到自動離合器的作用，傳遞（或不傳遞）發動機轉矩至變速器；

（3）緩沖發動機和傳動系的扭振，使發動機和傳動系使用壽命延長；

（4）起到飛輪的作用，使發動機運轉平穩；

（5）驅動液壓控制系統的油泵。

2.液力變矩器的性能

（1）自適應性能：指液力變矩器能夠根據外界負荷的大小，自動改變其轉速和轉矩值并使系統處于穩定工作的性能。

（2）變矩性能：指液力變矩器在一定范圍內按一定規律無級改變由泵輪傳到渦輪軸轉矩值的性能。

（3）效率性能：指液力變矩器在傳遞能量過程中的效率的變化。

（4）透穿性能：指液力變矩器渦輪軸上的轉矩和轉速變化時，是否影響泵輪軸上轉矩和轉速的性能。

（5）局限性：傳動效率低，經濟性差；結構復雜，成本高。

二、液力變矩器的結構與工作原理

1.液力變矩器的結構

液力變矩器內部有泵輪、渦輪和導輪這三個工作輪，其組成結構如圖2-2-2所示。

泵輪位于液力變矩器的后部，與液力變矩器殼連成一體，靠近自動變速器的齒輪傳動機構。渦輪位于泵輪前，靠飛輪更近，通過帶花鍵的從動軸向后面的機械變速器輸出動力。導輪位于泵輪與渦輪之間，與泵輪和渦輪均保持有一定的軸向間隙，通過單向離合器支承在固定套管上，使得導輪只能單向旋轉（順時針旋轉）。泵輪、渦輪和導輪上都裝有周向布置的葉片，泵輪葉片和渦輪葉片中部及導輪葉片的外側均制有導流環，使得三者裝配好后，在液力變矩器內沿徑向剖面形成環形內腔。整個液力變矩器內充滿著ATF。

2.液力變矩器的工作原理

1）車輛起步前

車輛啟動后，發動機飛輪帶著液力變矩器殼體和內部的泵輪隨之一同轉動，泵輪內的液壓油在離心力的作用下，由中心向外甩出，經葉片外緣沖擊渦輪，并沿渦輪葉片流向導輪，再經導輪葉片內緣流回泵輪，形成循環的液流，如圖2-2-3（a）所示。導輪用于改變渦輪上的輸出矩。由于從渦輪葉片下緣流向導輪的液壓油仍有相當大的沖擊力，只要將泵輪、渦輪和導輪的葉片設計成一定的形狀和角度，就可以利用上述的沖擊力來提高渦輪的輸出扭矩。由于液流除了在泵輪、渦輪和導輪三者之間的循環流動（稱為渦流）之外，還要繞著輸入、輸出軸線一同旋轉流動（稱為環流，亦謂旋轉流），最后形成首尾相接的螺旋流，如圖2-2-3（b）所示。

車輛起步前，渦輪轉速nW=0，發動機通過液力變矩器的殼體帶動泵輪旋轉，并對工作液產生一個大小為MB的轉矩。液力變矩器內的工作液在泵輪葉片帶動下，以一定的絕對速度vB沖向渦輪葉片，絕對速度vB是泵輪的圓周速度vB1和沿泵輪葉片的相對速度vB2的合成速度。因此時渦輪靜止不動，液流沿渦輪葉片流出沖向導輪葉片，如圖2-2-4中vW所示。這既是液流質點在渦輪葉片的相對速度，也是液流質點的絕對速度，然后液流再沿固定不動的導輪葉片沿vD所示箭頭方向回到泵輪中。液流流經導輪葉片時，因受葉片作用，使液流方向發生了變化。以工作液為研究對象，設泵輪、渦輪和導輪對液體的作用力矩分別為MB、MW、MD，根據液流的力矩平衡條件，可得MW=MB+MD，如圖2-2-4所示。

2）車輛起步后

車輛起步后，與驅動輪相連接的渦輪便開始旋轉。其轉速隨著汽車的加速不斷增加。此時，由泵輪沖向渦輪的液流除了沿著渦輪葉片流動之外，還要跟隨渦輪一同旋轉，使得由渦輪內緣出口處沖向導輪的液流的方向發生變化，不再與渦輪出口處葉片的方向相同，而是順著渦輪轉動的方向向前傾斜了一個角度，使沖向導輪的液流方向與導輪葉片之間的夾角變小，導輪所受到的沖擊力矩也減小，液力變矩器的增扭作用也隨之減小。車速越高，渦輪轉速越大，沖向導輪的液流方向與導輪葉片的夾角就越小，液力變矩器的增扭作用也越小；反之，車速越低，液力變矩器的增扭作用就越大。因此，液力變矩器在汽車低速行駛時有較大的輸出扭矩，在汽車起步、上坡或遇到較大行駛阻力時，能使驅動輪獲得較大的驅動力矩。

在汽車起步之后，隨著渦輪轉速不斷增大，到某一數值時，渦輪出口處的液流絕對速度方向與導輪葉片平行，即沖向導輪的液流方向與導輪葉片之間的夾角減小為0，由于從渦輪流出的液流流經導輪后方向不變，故導輪對渦輪的反作用力矩為0，即MD=0，所以，此時渦輪的輸出力矩等于泵輪對液流的作用力矩。此時，液力變矩器由變矩工況轉為耦合工況，失去增扭作用，其輸出扭矩等于輸入扭矩。具體情況如圖2-2-5所示。

3）車輛高速行駛時

此時，渦輪轉速進一步增大，渦輪出口處液流絕對速度vW方向進一步向左傾斜，當渦輪轉速超過耦合工況的轉速時，液流便沖擊到導輪葉片的背面，此時導輪對液流反作用力矩的方向與泵輪對液流的作用力矩的方向相反，即MW=MB-MD，故渦輪輸出力矩反而小于泵輪輸入力矩，其傳動效率也隨之減小。為了解決這個不利問題，可將液力變矩器導輪設置成不是完全固定不動的，而是通過單向超越離合器支承在固定于液力變速器殼體的導輪固定套上。單向超越離合器使導輪可以朝順時針方向旋轉（從發動機前面向后看），但反向旋轉被禁止。所以，當渦輪轉速超過前述耦合工況的轉速時，液壓油從反面沖擊導輪葉片，對導輪產生順時針方向的扭矩，由于單向超越離合器在順時針方向沒有鎖止作用，所以導輪在液流的沖擊下開始旋轉。這時導輪對液流失去了反作用力矩，液壓油只受到泵輪和渦輪的反作用力矩，故導輪不再起增扭作用，如圖2-2-6所示。

總結：自動變速器在低速區域，輸出力矩MW=MB+MD。如果單向離合器不能被鎖止，MD就會減小，MW也就減小，導致汽車在低速區域加速無力故障發生。自動變速器在高速區域，MW=MB-MD。如果單向離合器被咬死，MD就會增大，MW就會減小，導致汽車在高速區域加速無力故障發生。可以把液力變矩器的工作過程概括為兩個工況：一個是變矩，另一個為耦合。當泵輪與渦輪轉速相差較大，或者說在低速區域時，液力變矩器實現變矩（增矩）；當渦輪轉速達到泵輪轉速的85％～90％，或者說在高速區域時，液力變矩器實現耦合傳動，即渦輪輸出轉矩等于泵輪輸入轉矩。

任務實施

一、實施環境

（1）汽車底盤電控實訓室或汽車整車實訓室。

（2）裝備有自動變速器的轎車（如寶來、捷達、桑塔納、世嘉、標致307、科魯茲、英朗、君威等）或汽車自動變速器臺架（如01V、01N、01M、MAXA、AF13、4T60E、AL4等）、舉升機、工具車（配有拆裝工具）、工作臺。

（3）相應的車輛維修手冊或自動變速器臺架資料。

二、實施步驟

分小組完成如下操作：

（1）對照本組指配的整車或臺架查看液力變矩器的構造特征，弄清其具體組成和工作原理。

（2）分組操作，領會液力變矩器的拆裝和檢修方法。

以大眾車系典型自動變速器為例，液力變矩器的實物認識與拆裝測量關鍵拆裝檢修步驟如表2-2-1所示。

續表

（3）完成任務工單。

三、任務工單

拓展知識

一、液力變矩器的檢查

（1）檢查液力變矩器外部有無損壞和裂紋、軸套外徑有無磨損、驅動油泵的軸套缺口有無損傷，如有異常，應更換液力變矩器。

（2）檢測單向離合器。將單向離合器內座圈驅動桿和外座圈固定器（專用工具）插入液力變矩器中，并卡在軸套上的缺口內，轉動驅動桿，檢查單向離合器工作是否正常。逆時針方向轉動時應鎖住，順時針方向應能自由轉動，如圖2-2-7所示。如有異常，說明單向離合器損壞，應更換液力變矩器。

（3）測量液力變矩器軸套偏擺量。暫時將液力變矩器裝在傳動板上，安裝百分表，如圖2-2-8所示。如偏擺量超過0.30mm，可通過重新調整液力變矩器的安裝方位進行校正，并在校正后的位置上做一記號，以保證安裝正確，若無法校正，應更換液力變矩器。

（4）檢查液力變矩器的安裝情況。用卡尺和直尺測量液力變矩器安裝面至自動變速器殼體正面的距離，若距離小于標準值，則應檢查是否由于安裝不當所致。

二、液力變矩器的清洗

自動變速器的機油污染，多表現為在機油中可見到金屬粉末。這些金屬粉末大部分來自多片離合器上的磨耗。

（1）倒出液力變矩器中殘留的液壓油。

（2）向液力變矩器內加入干凈的液壓油，以清洗其內部，然后將液壓油倒出。

（3）再次向液力變矩器內加入干凈的液壓油，清洗后倒出。

（4）用清洗劑清洗液力變矩器零部件。清洗后只能用壓縮空氣吹干，不要用紙巾或棉絲擦干。

（5）用壓縮空氣吹所有的供油孔或油道，確保清潔。

清洗時，也可加入專用的去污劑，在清洗臺上一邊旋轉變矩器，一邊不停地注入壓縮空氣，以便使清洗液作用徹底。為取出清洗液，可在液力變矩器上最外側較平的面上，在兩葉片之間鉆一個孔（用鉆床鉆一個正圓的孔），將孔口向下放置15min后，液力變矩器內原有變速器液壓油就可排出，然后從液力變矩器軸孔處加入清洗劑或揮發性好的汽油，進行內部清洗。再次將所鉆孔口向下時，清洗劑又可流出，這樣反復作業2～3次，最后用壓縮空氣吹干，再用鉚釘將鉆孔封死。

從外側鉆孔清洗的方法，屬于一般的方法，此法存在損傷液力變矩器和清洗不徹底等缺點。簡易的方法是將壓縮空氣自下而上吹入液力變矩器，同時不斷地轉動液力變矩器，或用手上下晃動進行清洗，然后再按前述方法吹出、排凈。需要注意的是：清洗后一定要干燥，否則殘留的清洗劑或汽油與新注入的ATF混合，會導致ATF變質。