汽车自动变速器的失速试验及分析
摘 要：对汽车自动变速器失速试验并对结果进行定性分析：若D挡和R挡两个挡失速值相同，都低于规定值，则可能发动机输出功率不够、液力变矩器导轮单项离合器工作不良；若只有D挡或R挡失速转速值高于规定值，或D和R挡失速转速值都高于规定值，则可能是管路压力低、有关离合器打滑、有关单项离合器工作不良、有关制动器打滑等。
关键词：汽车自动变速器 失速试验 定性分析
汽车电子控制自动变速器一般由液力变矩器、齿轮变速系统、电子控制系统、液压控制系统和换挡执行器组成，结构较为复杂。一旦出现了故障，其排除故障的效率取决于对故障的合理检测及对故障部位的确切诊断。因此，自动变速器的检测与诊断是故障排除的关键，其中，失速试验就是重要的检测项目之一。尽管自动变速器的型号各异、结构不同、但他们的工作原理基本相同，所以对各种电子控制自动变速器进行失速试验及试验结果的分析也是有规律可循的。
对于失速试验，目前各种教材和资料都是以某种自动变速器为例进行阐述，没有从理论上去探讨和解释，把本来是共性的东西变成了个性的问题。由于没能从理论角度去理解和掌握变速器的失速试验，所以就很难根据失速试验的结果分析汽车发动机或自动变速器是否有故障或什么部位有了故障，很不利于汽车修理人员将失速试验结果的分析运用于实际汽车维修过程中；更不能举一反三，掌握各种变速器的试验结果所反映的信息。为此，有必要对失速试验从理论上进行分析，使有关人员能快速深入的去理解失速试验，并能很好的在实际中去运用。
一、失速试验
失速试验测试的是发动机处于失速工况下所能达到的最高转速，即失速转速。失速工况是指操纵手柄处于前进挡或倒挡的位置条件下，踩住制动踏板并完全踩下加速踏板时，发动机运转所处的工况。很显然，在失速工况下，自动变速器的输出轴转速为零，变速器壳体和泵轮随发动机飞轮一起转动，因此，发动机就处于最大转矩工况。
1、试验目的
根据失速试验来诊断发动机的整体性能和自动变速器的综合性能。主要是检查发动机的输出功率、变矩器性能、自动变速器的离合器及制动器是否打滑等。
2、试验方法
（1）失速试验时的注意事项：1）发动机及自动变速器应预热至正常工作温度。2）自动变速器的油面高度应符合标准。3）在升高发动机转速时不要换挡。4）从发动机加速踏板踩下到松开的整个时间不大超过5s，否则自动变速器油会因温度升高而变质，变速器的密封件会因油压过高而损坏。
（2）失速试验的步骤如下：1）用三角木抵紧车轮，同时采取可靠的驻车制动。2）在发动机上安装转速表。3）起动发动机，将操纵手柄置于前进档（D档）。4）将制动踏板和加速踏板踩到底（时间控制在5s以内），并迅速记下发动机的转速，该转速即为失速转速。5）放松加速踏板和制动踏板，将操纵手柄置于N挡或P挡位。使发动机怠速运转一分钟。6）在R档，重复上述试验，并记下其失速转速。
二、试验结果及分析
1、故障判断
要根据试验结果判断故障部位，首先，必须掌握所试验的自动变速器的传动系统结构和原理。下面以装有AL4自动变速器的毕加索车为例进行说明。AL4自动变速器传动系统结构和原理如图1所示。
图 1
其次，还必须知道变速操纵杆位置在D位置时的1挡和在R档时的动作部件。装有AL4自动变速器的毕加索车换档动作部件一览表（有关的部分）见表1。由此可见，变速操纵杆位置在D位置时的1档时，离合器E1和制动器F3动作（工作）；变速操纵杆位置在R挡时的动作部件是离合器E1和制动器 F2。（* ：动作部件）
2、分析
试验可能有如下几种结果，并进行定性分析。
（1）失速转速与标准相符，说明自动变速器的油泵、主油路油压及各挡位的换挡执行元件工作基本正常。
有关自动变速器失速转速的标准值说明如下：
从试验的过程来看，使涡轮不动。设Mb为变速器油液对泵轮的作用力矩，在失速试验时，发动机在油门（汽油机为节气门）最大且稳定工况运行时，Mb的大小即为发动机输出扭矩，Mb随着发动机转速n的变化如图 2中Mb曲线所示；M/w为假设没有导轮时涡轮不动的情况下液流对涡轮的作用力矩，M/w随着发动机（泵轮）转速n的变化如图2中M/w曲线所示；Md是液流对导轮作用力矩，Md随着发动机（泵轮）转速n的变化如图 2中Md曲线所示。根据变矩器工作原理和受力分析，M/w与 Md方向相反，故合矩为M/w–Mｄ，设合力矩Mw = M/w–Md ，MＷ也就是液流对涡轮的作用力矩，随着泵轮转速的增加，合力矩MＷ如图 2 Mw曲线所示。失速时，液流所受的力矩平衡，根据液流力矩平衡条件，即Mb = Mw，所以，正常情况下，曲线Mw与曲线Mb的交点所对应的转速n１即为发动机正常的失速转速值，如图2 所示。
图2
由此可见，不同车型的自动变速器都有其失速转速的标准，失速转速的标准值由发动机有效转矩（Mb）、涡轮所受力矩（Mw）所决定，而涡轮所受力矩（Mw）又是由假设没有导轮时涡轮不动的情况下液流对涡轮的作用力矩（M/w）和液流对导轮作用力矩（Md）所决定，且Mw= M/w–Md。
（2）若D档位和R档位的失速转速相同，均低于规定值，则有可能发动机功率不足、变矩器导轮单向离合器工作不良或不工作。
从试验的过程来看，使涡轮不动。根据变矩器工作原理，设泵轮、涡轮和导轮对液流的作用力矩分别为Mb、MＷ和Md（意义如前所述），见图2。当发动机输出功率不足，即发动机输出扭矩下降，发动机输出扭矩曲线如图 2 中Mｂ1所示，此时曲线Mw与曲线Mｂ1的交点所对应的转速设为n３，也就是此时的失速转速值，低于正常的失速转速值n１（n３< n１）。这就是“失速值低于规定值，则可能发动机输出功率不够”的定性分析的理论依据。
当液力变矩器导轮单项离合器不工作时，即 Md≈0，则合矩为M/w–Md≈M/w ，故合力矩曲线M/w与曲线Mb的交点所对应的转速n２即为此种状态下发动机的失速转速值，可见低于正常的失速转速值n１（n２<n１）。这就是“失速值低于规定值，则可能液力变矩器导轮单项离合器不工作”的定性分析的理论依据。
同理，当变矩器导轮单向离合器工作不良时，设液流对导轮作用力矩为Md１，此时液流对导轮作用力矩Md１小于Md（Md１<Md），随着发动机（泵轮）转速n的变化，如图3中Md１曲线所示；当然，Md１的大小取决于导轮的技术状况。进而，M/w与Md１ 的合力矩设为MＷ１，Mw１= M/w–Md１，随着泵轮转速n的增加，合力矩Mw１如图 3中Mw１曲线所示。失速时，液流所受的力矩平衡，即Mb=Mw１，所以，曲线Mb与Mw１的交点所对应的发动机转速n４即为此时的失速转速值，低于正常的失速转速值n１（n４<n１）。这就是“失速值低于规定值，则可能液力变矩器导轮单项离合器工作不良”的定性分析的理论依据。
图3
（3）若D挡位和R挡位的失速转速值都超过规定值，应该是导致变速操纵杆位置在D位置时的1挡和在R挡时的共同因素造成的。就AL4自动变速器而言，可能是主油路压力过低、自动变速器的油量不足、油质差、离合器E1打滑等。
图4
同上，如图4所示，Mb、M/w、Mw和Md与图3所示含义相同，因此，在试验时，就AL4自动变速器而言，如果主油路压力过低、自动变速器的油量不足、油质差、离合器E1打滑等，涡轮就会转动。转动的速度取决于有关零部件的损坏程度，损坏的严重则快，反之则慢。设涡轮转动时，涡轮对液流的作用力矩为M//w，当然M//w比M/w小，转动越快则下降的越多；M//w随着发动机转速n的变化如图 4中M//w曲线所示；设涡轮与导轮合力矩M//w–Md= Mw2，当然合力矩Mw2也会比 Mw小，随着泵轮转速n的增加, Mw2如图4中 Mw2曲线所示，根据变矩器工作原理，失速时，液流力矩平衡，根据液流力矩平衡条件，即Mb= Mw2，此时曲线 Mw2与曲线Mb的交点所对应的转速n5即为此时的失速转速值，如图4所示，高于正常的失速转速值n１（n5>n1）。
（4）若只是D档的失速转速高于规定值，其故障原因只能是变速操纵杆位置在D位置时的1档所特有的动作部件；就AL4自动变速器而言，则只有可能是 制动器F3打滑或工作不良，进而继续分析导致F3打滑或工作不良的原因。定性分析同上，不再赘述。
（5）若只是R挡位失速转速高于规定值，其故障原因只能是变速操纵杆位置在R位置时所特有的动作部件；AL4自动变速器而言，则只有可能是制动器F2打滑或工作不良。进而继续分析导致F2打滑或工作不良的原因。定性分析同上，不再赘述。
同样，如果是在行车中，某个挡位性能不良，也可以用同样的方法分析。
通过以上对汽车自动变速器失速试验及理论上定性分析,从而可提高汽车维修人员检测和排除汽车故障的效率。
