检查分析:首先连接故障诊断仪进行电控系统检测:结果发动机与自动变速器电控系统故障存储器中均没有故障码记录。通过实际道路试验发现,该变速器在升挡期间仅完成2次升挡过程。也就是说,没有升到超速4挡,变速器根本就没有4挡的动力传递过程。虽然在试车时,通过数据流确实检测到变速器控制单元已经发出了4挡指令(A和B2个换挡电磁阀的状态),且故障诊断仪也已经显示换到了4挡,但实际上变速器并没有真正执行4挡(发动机转速与实际车速严重不成比例)。
该变速器换挡杆在转向柱上,有P、R、 N、D、2和L共6个挡位。其中,换挡杆“2”位置应该是1、2两个低速挡和3挡直接挡。因此在试车时,当通过提高发动机转速将车速提升至80~100 km/h时,恒定加速踏板位置,将换挡杆由“D”挡位换至“2”挡位,此时观察发动机转速是否有上升变化,以及车辆是否有发动机制动效果(如有变化,说明变速器完成的是4-3挡的降挡过程)。随后,再将换挡杆由“2”挡位推至“D”挡位,观察发动机转速是否有跌落现象(有跌落现象说明有4挡)。
如此反复拉推换挡杆,发动机转速及车速并没有明显变化,说明故障就是自动变速器没有超速4挡。由于变速器控制单元发出了4挡指令,那么故障一定来自变速器内部的执行部分。
由于1、2和3挡都正常存在,说明问题不在换挡电磁阀身上,因为一个换挡电磁阀故障会影响到2个挡位,所以不必考虑电磁阀。因此对于传统辛普森式4挡变速器来说,造成变速器没有超速4挡的原因有:3-4挡换挡阀被关闭(卡滞)、4挡油路堵塞以及4挡元件不参与或超速行星排不能分离等。不管问题出现在哪儿,大体上就应该存在2种可能:阀体或变速器内部故障。
按照先简后难的检修步骤,先检查阀体中的3-4挡换挡阀是否存在卡滞。当拆下油底壳后发现,其内部的磁铁上吸附大量的铁屑(图1)。看来简单地拆解检查阀体是不够了,只能解体变速器。
解体变速器后很快就发现了问题所在,原来是超速行星排整个卡死不能分离。从损坏程度上看,并不是因润滑不良烧损的,而是先有一个平面滚针轴承的滚针掉下来,使行星排损坏并卡死(图2),太阳轮、齿圈及行星齿轮都有掉齿损坏现象。也就是说,这个超速行星排在所有挡位始终传递的是1:1的传动比。
正常情况1、 2、 3和R挡时,超速行星排确实是1:1传动状态(靠C0离合器将太阳轮和行星架连在一起),变速器传动比的变化是靠后面的辛普森行星排来实现的。而进入超速4挡后,超速行星排是分开的,即太阳轮被超速挡制动器B0锁死,行星架输入齿圈则超速输出(行星齿轮传递原理),后面的辛普森行星排则保持1:1传动状态(图3)。由于超速行星排不能分离,因此不会影响1、2、3和R挡,只会影响到超速4挡。
由此看来,该变速器的故障就是由于超速行星排卡死不能分离而导致超速4挡失效的,超速挡制动器B0由于不能有效抱死太阳轮也烧损了。维修人员更换所有损坏部件并清洗冷却控制系统及液压系统,同时维修变矩器装车后试车,超速4挡一切正常,故障得以排除。
交车后没几天,用户反映变速器运行很正常,但发动机故障指示灯会时不时点亮。故障灯点亮后,并不影响变速器和发动机的正常工作。
该车再次返厂,维修人员利用故障诊断仪进行检测,在变速器控制单元读出一个“P0770----换挡电磁阀E线路不良”的故障代码(图4)。维修人员以为是变速器插接器接触不良导致,但通过检查和测量,线路及电磁阀一切正常。查找相关资料发现,该变速器并没有“E”电磁阀,只有2个换挡电磁阀A和B、1个变矩器锁止离合器控制电磁阀(TCC)电磁阀和1个主油压电磁阀(EPC)。与同行交流,有人判断该故障码应该是一个假码,无需理会;有人说可能阀体存在故障。但后来替换阀体后,发动机故障灯还时不时点亮,同时该故障码再次出现,这说明故障不在阀体方面。
该车能够正常使用并且跑过一次长途,说明变速器本身应该没有问题,那么为什么发动机故障灯会时不时点亮呢?而且没有维修变速器之前,是没有这个问题的,显然这个故障代码是“修”出来的。发动机故障灯点亮原因很好理解,变速器控制单元记录P0770故障代码后,要求发动机点亮故障灯(发动机与变速器共用一个故障灯)。
查询丰田系统车型维修资料,对丰田P0770原始故障的解释并非“换挡电磁阀E线路故障”,而是提供了“TCC变矩器锁止离合器控制电磁阀线路不良”的信息。
得知P0770故障代码确切的解释含义后,故障范围一下缩小许多,检测目标也随之清晰。如果变速器控制单元在超速4挡时发出相应的闭锁指令,那么问题则有可能在TCC电磁阀、相关线路或油路以及变矩器闭锁装置本身等。由于这款传统型4挡变速器的数据流无法直接从故障诊断仪中读出,因此维修人员在TCC电磁阀线路中串联一个试灯,从而证明变速器控制单元输出是有效可靠的。
排除变速器控制单元的控制问题后,维修人员解体变矩器,检查TCC电磁阀是否存在闭锁不良现象。检查发现,锁止摩擦片与变矩器前盖(锁止盘)之间仅在外部边缘形成有效接触,且锁止盘已经形成很深的沟槽(图5)。
接触面积那么小,闭锁控制肯定存在摩擦不足而打滑的现象,难怪会被控制单元记录P0770的故障代码。但是变矩器锁止离合器为什么会出现这种情况?变矩器本身并没有变形,那么大的接触面积,为何只有那么一小块在接触摩擦?
维修人员通过仔细分析认为,锁止摩擦片与锁止盘外部边缘的局部接触摩擦,应该是变矩器自身旋转形成了过大的离心力(外部边缘液体的离心力最大),从而迫使锁止盘前移(其实也就仅仅是外部边缘在离心力的作用下移动接触)。所以,一定是闭锁油路出现了问题。因为自动变速器控制单元对TCC电磁阀发出相应指令,但TCC锁止阀切换的油路并未发生改变(注意:并不是TCC电磁阀没有动作,前面的检查和更换阀体足以证明这一点)。也就是说,变矩器内的液压油路依然还是出现在变扭器闭锁离合器活塞的前端,即闭锁释放腔,而真正的闭锁腔没有闭锁油压。看来要重新解体变速器,重点查找变矩器的供油油路和闭锁油路。
故障排除:通过检查发现,这是一起严重的人为故障。在之前的维修中,维修人员在解决没有超速4挡故障时更换的输入轴(超速挡行星排),与原车的相比短了一大截(见图6)。这说明在之前的维修中,维修人员不够细心。他们只关注了齿轮齿数、输入轴齿数等信息,而忽略了轴的长短尺寸。最后,维修人员重新更换一根输入轴后,故障彻底排除。
总结:该案例在维修后出现的新故障值得我们反思:一是故障代码P0770在诊断设备中的解释让大家的维修诊断思路偏离了真正的故障轨道;二是维修人员在实际工作中既要思路开拓,更要心细,否则“修”出来的故障会给我们带来更多更大的麻烦。