任務三　檢修液力變矩器

任務導入

一位自動擋五代雅閣客戶駕車來到4S店向前臺接待報修，最近車輛頻繁出現異常故障，并且在加速及制動兩種工況均有表現：一方面，踩加速踏板時加速無力，提速緩慢；另一方面，在車輛高速行駛時踩下制動踏板或減速時，車輛有時會突然熄火。

液力變矩器的故障是否會導致上述的故障現象呢？如果可能，又是什么原因引起的呢？

如何針對車輛出現的故障現象確定故障部位為液力變矩器？又如何確定液力變矩器故障的具體成因？這些都是本任務要解決的問題。另外，本任務重點介紹了液力變矩器中的鎖止離合器和導輪單向離合器的作用、結構及各自的工作原理，并列舉了液力變矩器檢修的關鍵步驟。

相關知識

隨著汽車使用時間及行駛里程的延長，液力變矩器不可避免地會產生性能的下降。液力變矩器常見的故障有：鎖止離合器摩擦片磨光、鎖止打滑、鎖止沖擊；汽車高速時動力不足，嚴重時甚至造成車輛無法行駛；導輪單向離合器卡死或打滑、異響；低速加速性能差、入擋熄火、入擋無反應等。

案例中車輛故障的出現發生在加速及制動兩種不同的工況，而且車況很舊，首先就加速無力而言，在液力變矩器的工作范疇，可能由于液力變矩器內部支承導輪的單向離合器卡滯影響了導輪轉速的提高，導致加速無力；還有可能是液力變矩器的鎖止離合器無法鎖止導致傳動效率下降。而另外一個故障，關于車輛高速時踩制動踏板或減速時，車輛有時熄火的問題，則很大程度上在于高速鎖止后的鎖止離合器無法在接通制動踏板開關時自動解鎖，導致發動機與驅動輪剛性連接在一起，無法承受強大的制動阻力矩而熄火。要解決液力變矩器此類故障問題，必須要掌握典型液力變矩器內導輪單向離合器和鎖止離合器的工作原理和分解檢修要點，同時要掌握與自動擋車輛無法起步相類似的典型故障診斷排查流程。

本任務涉及檢修液力變矩器較為重要的內容是鎖止離合器和導輪單向離合器。

一、鎖止式液力變矩器

1.鎖止離合器的作用及結構

鎖止離合器（Torque Converter Clutch，TCC）的結構圖如圖2-3-1所示。因為液力變矩器用液流動能來傳遞動力，ATF的內部摩擦會造成一定的能量損失，所以傳動效率較低。為提高汽車的傳動效率，減少燃油消耗，鎖止離合器可以將泵輪和渦輪直接連接起來，即將發動機與機械變速器直接連接起來，減少液力變矩器在高速比時的能量損耗，提高了傳動效率和汽車在正常行駛時的燃油經濟性，并可防止ATF過熱。

如圖2-3-2所示，液力變矩器殼體即是鎖止離合器的主動盤，從動盤是一個可做軸向移動的壓盤，它通過花鍵套與渦輪連接。壓盤背面的液壓油與液力變矩器泵輪、渦輪中的液壓油相通，保持一定的油壓；壓盤與液力變矩器殼體之間的液壓油通過液力變矩器輸出軸中間的控制油道與閥板總成上的鎖止控制閥相通。鎖止控制閥由自動變速器計算機通過鎖止電磁閥來控制。

鎖止離合器減振器、壓盤與前蓋的配合關系如圖2-3-3所示。

2.鎖止離合器的工作原理

鎖止離合器的工作是由鎖止信號閥和鎖止繼動閥共同控制的，鎖止信號閥上方作用著速控油壓。當車速低時，速控油壓也低，鎖止信號閥在彈簧的作用下保持在上方位置，將通往鎖止繼動閥的主油路切斷，從而使鎖止繼動閥在上方彈簧力及主油路油壓的作用下保持于下方位置，讓液力變矩器內鎖止離合器壓盤左側的油腔與來自次調壓閥的進油道相通，此時鎖止離合器處于分離狀態，發動機的動力完全由液力變矩器內的液壓油來傳遞，如圖2-3-4所示。

當汽車以超速擋行駛，且車速及相應的速控油壓升高到一定數值時，鎖止信號閥在速控油壓的作用下被推至下方位置，使來自超速擋油路的主油路油壓進入鎖止繼動閥下端，鎖止繼動閥在下方主油路油壓的作用下上移，讓鎖止離合器左側油腔與泄油口相通，使鎖止離合器處于接合狀態，發動機的動力經鎖止離合器直接傳至渦輪輸出軸，傳動效率為100％，如圖2-3-5所示。

3.帶鎖止離合器的液力變矩器的特性曲線

如圖2-3-6所示，液力變矩器特性曲線及各參數表達如下：

K為變矩比，是渦輪輸出轉矩與泵輪輸入轉矩之比。

i為轉速比，是渦輪轉速與泵輪轉速之比。

η為傳動效率，是渦輪輸出功率與泵輪輸入功率之比。

η0為液力變矩器的傳動效率。

在i<i1區域，K>1，為液力變矩器工況。

在i1≤i≤i2區域，K=1，為耦合器工況。當渦輪轉速升高到i2（約為0.8）時，鎖止離合器接合，動力由鎖止離合器直接傳遞，此時K=1，效率η上升為約100％。鎖止離合器的效率特性曲線為OABCDE，其動力性及經濟性均較理想，故在轎車上應用較為廣泛。

當車輛在良好路面行駛時，液力變矩器進入鎖止工況的工作條件一般包括下列五方面：

（1）工作溫度：ATF要求溫度（一般為50～70℃），具體因車型而異。

（2）擋位：通常要求擋位開關指示變速器處于前進擋位置，且擋位在2擋以上。

（3）制動燈開關狀態：制動燈開關必須指示沒有進行制動。

（4）車速：車速必須高于規定值（因車型而異，大部分在3擋進入鎖止工況，50～70km/h）。

（5）節氣門位置信號：加速踏板處于開啟（怠速觸點打開）狀態。

當車輛起步、低速或在壞路面上行駛時，應將鎖止離合器分離，使液力變矩器具有變矩作用。

鎖止離合器的常見故障有不鎖止和常鎖止：

不鎖止的現象是車輛的油耗高、發動機高速運轉而車速不夠快。具體檢查時要相應檢查電路部分、閥體部分及鎖止離合器本身。

常鎖止的現象是發動機怠速正常，但變速桿置于動力擋（R、D、2、L）后發動機熄火。

鎖止離合器的檢查需要將液力變矩器分解后才能進行，但這只能由專業的自動變速器維修站來完成。

二、導輪單向離合器

單向離合器又稱自由輪離合器、超越離合器，其作用是實現導輪的單向鎖止，即導輪只能順時針旋轉而不可逆時針轉動，使得液力變矩器在高速區域實現耦合傳動。常見的單向離合器包括滾柱式和楔塊式兩種結構，液力變矩器中使用的單向離合器多為滾柱式。

1）滾柱斜槽式單向離合器

滾柱斜槽式單向離合器簡稱滾柱式單向離合器。滾柱式單向離合器如圖2-3-7所示，由外座圈、內座圈、疊片彈簧和滾柱等組成。當導輪帶動外座圈逆時針轉動時，滾柱進入楔形槽的窄處，內、外座圈被滾柱楔緊，外座圈和導輪固定不動；當導輪帶動外座圈順時針轉動時，滾柱進入楔形槽的寬處，內、外座圈不能被滾柱楔緊，外座圈和導輪可以順時針自由轉動。

2）楔塊式單向離合器

楔塊式單向離合器如圖2-3-8所示，由外座圈、內座圈、保持架和楔塊等組成。導輪與外座圈連為一體，內座圈與固定套管剛性連接，不能轉動。當導輪帶動外座圈順時針轉動時，外座圈帶動楔塊順時針轉動，楔塊的短徑與內、外座圈接觸，由于短徑長度小于內、外座圈之間的距離，所以外座圈可以自由轉動；當導輪帶動外座圈逆時針轉動時，外座圈帶動楔塊逆時針轉動，楔塊的長徑與內、外座圈接觸，由于長徑長度大于內、外座圈之間的距離，所以外座圈被卡住而不能轉動。

單向離合器在拆卸安裝時一定要注意方向性，若裝反，將會導致工作失效。單向離合器也是各類齒輪變速器中不可或缺的換擋執行元件之一。

本任務的任務導入中的故障成因之一正是因為單向離合器失效或損壞后，液力變矩器就沒有了增扭作用，便出現了故障：車輛起步加速無力，不踩加速踏板車輛不走，但車輛行駛起來之后換擋正常，發動機功率正常，如果做失速試驗就會發現失速轉速比正常值低400～800r/min（關于失速試驗的內容將在后面的學習任務中詳細介紹）。

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（如世嘉、標致307、科魯茲、英朗、君威等）或汽車自動變速器臺架（如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（含液力變矩器）資料。

二、實施步驟

液力變矩器的常見故障包括：高速加速性能差、低速加速性能差、鎖止打滑、鎖止沖擊、入擋熄火、入擋無反應、異響、漏油等。其檢修關鍵步驟如表2-3-1所示。

續表

三、任務工單

拓展知識

幾類特殊液力變矩器的拓展認識

1.離心鎖止型液力變矩器

離心鎖止型液力變矩器的結構如圖2-3-9所示。其中的主要部件是離合器盤（即圖2-3-9中4、5、6、7的組件），該盤上設有彈簧型扭轉減振器。通過單向離合器與液力變矩器的渦輪花鍵相連，在離合器盤的外側，裝有若干離心蹄塊，蹄塊外側敷有摩擦材料。不工作時，蹄塊由復位彈簧拉緊在離合器盤的外側。

當液力變矩器的渦輪轉速升高時，作用在離心蹄塊上的慣性離心力將使它們向外張開，當渦輪轉速升高到一定程度時，離心蹄塊上的摩擦材料與液力變矩器蓋的內圓表面接觸，并使渦輪相對于泵輪鎖止。鎖止力矩大小取決于離心力的大小，而離心力的大小取決于轉速。隨轉速的變化，渦輪與液力變矩器殼可以完全鎖止，也可以一半鎖止或1/4鎖止。若車速低于一定程度，則復位彈簧的拉力克服離心蹄塊上的慣性離心力，將離心蹄塊從液力變矩器蓋的內圓表面上拉回，解除液力變矩器的鎖止。

相比較而言，離心鎖止離合器比液壓鎖止離合器要簡單一些，而且，只要液力變矩器中的渦輪轉速超過了設計的鎖止轉速，它就會在任何一個前進擋時起作用。當然其也有缺點，例如，它不能像液壓鎖止離合器那樣被精確控制，同時，其鎖止轉速和鎖止力也會隨離心蹄塊上摩擦材料的磨損而發生變化。另外，鎖止機構所允許的摩擦副間較大的滑轉量，還會造成較多的摩擦材料顆粒脫落，從而污染變速器油。

使用離心鎖止型液力變矩器的主要車型有本田和捷達等。

2.黏性鎖止型液力變矩器

在通用汽車公司凱迪拉克轎車裝用的THM440-T4型自動變速器中，由于極高的對運動傳遞的平穩性要求，所以，裝用了一種黏性液力變矩器鎖止離合器。該鎖止離合器的結構主要由一個活塞蓋和一個活塞體，以及一個內轉子組成，鎖止離合器的摩擦材料敷在活塞蓋上，同時，活塞蓋與活塞體連接在一起，其內轉子則與液力變矩器的渦輪用花鍵相連。活塞體和轉子相對的端面上，各置有一系列交錯的圓環槽。這種結構中最重要的一點是活塞的組件內部充滿了特殊的硅油。由于其中所采用的特殊硅油的黏度可隨活塞體與轉子之間轉速差的增大而自動地增高，所以其滑轉量被控制在最低限度。例如，實際使用中這種黏性鎖止型離合器的滑轉量在車速為97km/h時，僅有40r/min，從而在具有最佳的平穩性的同時，又具有良好的燃料經濟性。

3.液力機械分流傳動變矩器

出于增加傳動效率，提高燃料經濟性的目的，福特汽車公司的ATX型自動變速器，使用了液力機械分流傳動變矩器，這種分流傳動變矩器，除了多出一個行星齒輪機構外，與一般的液力變矩器相差不多。通過該行星齒輪機構，便可根據自動變速器所處的擋位，以液力和機械相結合的方式來傳遞發動機的扭矩和功率。其結構如圖2-3-10所示。

4.多片離合器代替液力變矩器

匹配某些奔馳AMG車型的Speedshift MCT自動變速器用一組多片離合器代替了液力變矩器，如圖2-3-11所示。