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1、项目四 自动变速器维护【教学目标与要求】知道自动变速器的发展史、类型、特点；能概述自动变速器挡位的使用；能概述自动变速器的组成和工作原理；能按技术要求，完成自动变速器的基本检查项目。能说出无级变速器的优点；能说明无级变速器的变速原理；列举无级变速器的基本组成；说明无级变速器控制系统的组成；按技术要求完成无级变速器油的检查与加注。任务一 自动变速器的基本检查【任务引入】一辆丰田卡罗拉轿车，发动机型号为1ZR-FE,采用U340E自动传动桥，驾驶员反映有换挡冲击现象。【任务分析】电控自动变速器的制造加工精度都比较高，所以正常情况下12年内不会发生故障；而比较常见的故障是：自动变速器液位不当或油质量
2、不正常，液压系统漏油，节气门拉锁（卡罗拉轿车车没有节气门拉锁）或换挡杆等联动装置松动或调节不当，发动机怠速不正常，电控系统线路松动等。这些常见故障都可以通过自动变速器的基本检查项目来确定故障部位。通过此项目的学习会对自动变速器系统进行基本检查。【任务实施】项目五 自动变速器的检修【教学目标与要求】能辨认液力变矩器的组成元件；知道液力变矩器的作用；能描述液力变矩器的工作原理；能说明锁止离合器的作用和控制方法；能按技术要求完成液力变矩器的检修。任务一 液力变矩器的检修【任务引入】液力变矩器常见的故障主要有：油温过高、供油压力过低、漏油、机器行驶速度过低或行驶无力，以及工作时内部发出异常响声等5种。
3、本项目的任务是能按照标准，规范完成液力变矩器的检修等工作。【任务分析】【任务实施】相关知识学习【提示】在发动机和手动变速器之间有离合器总成，而在发动机和自动变速器之间是没有离合器总成的，液力变矩器正好处于离合器总成的位置，液力变矩器是否要完成离合器的功用？它与离合器相比较有哪些不同？带着这些问题我们进入下面课程的学习。一、液力耦合器液力变矩器是在液力耦合器的基础上发展而来的，为了更好地了解液力变矩器，先来认识液力耦合器。1.液力耦合器的组成液力耦合器由主动元件的泵轮、从动元件的涡轮和耦合器外壳等部件组成，如图7-1所示。 图7-1 液力耦合器组成泵轮：泵轮刚性连接在外壳上，与曲轴一起旋转。涡轮
4、：涡轮连接在从动轴上。泵轮和涡轮的结构如图7-2所示，在泵轮和涡轮上，均径向焊接带有一定弯度的叶片，用来传递动力。泵轮与涡轮叶片内圆有导流环，装合后通过轴线的纵断面构成循环圆，可促进油液循环。图7-2 泵轮和涡轮的结构2.液力耦合器工作原理液力耦合器工作原理可以用两台电风扇来形象的描述，如图7-3所示。两台风扇对置，一台通电转动，产生的气流可吹动不通电的风扇。液力耦合器中的泵轮相当于通电的电风扇，涡轮相当于未通电的风扇，液力耦合器的工作介质是液压油，相当于空气。图7-3 风扇能量传递液力耦合器的工作原理如图7-4所示。当发动机运转时，曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一起转动，泵轮叶片内的液压油在
5、泵轮的带动下随之转动，在离心力的作用下，液压油沿叶片外缘被甩出，冲向涡轮叶片，使涡轮旋转。冲向涡轮的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘的液压油，又被泵轮再次甩向外缘。液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。1-泵轮 3-涡轮 4-油流图7-4 液力耦合器的工作原理能量转换：发动机的机械能泵轮流体的动能涡轮流体的能量转化为机械能。可见，在液力耦合器工作时，发动机的动能通过泵轮传给工作油液，工作油液在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。工作油液在循环流动的过程中，除了与泵轮与涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何的附加的外力。根据作用力与反作用力相等的原理，工作油
6、液作用在涡轮上的转矩应等于泵轮作用在工作油液上的转矩，即：发动机传给泵轮的转矩与涡轮上输出的转矩相等。3.涡流和环流耦合器内液体流动, 如图7-5所示,液体流动产生涡流和环流。(1)涡流的产生当发动机曲轴带动泵轮旋转时，泵轮带动自动变速器油一起旋转，在离心力的作用下，液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向断面内，液体流动形成循环流，称为涡流，如图7-6所示。(2)环流的产生自动变速器油在进行涡流的同时，又绕曲轴中心线旋转，我们把液体绕轴线旋转的流动，称为环流，如图7-6所示。图7-5 耦合器内液体流动1-环流 2
7、-涡流图7-6 环流和涡流4.液力耦合器传动条件和扭矩传递 （1）传动条件液力耦合器实现传动的必要条件是工作油液在泵轮和涡轮之间有循环流动，而这种循环流动的产生，是由于两个工作轮转速不等，故耦合器正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速。如果二者转速相等，液力耦合器则不能起到传动作用。（2）扭矩传递从液力耦合器的工作原理可见，液流在循环流动过程中，没有受到任何附加外力，故发动机发出的，作用于泵轮上的扭矩，与涡轮所接受并传给从动轴的扭矩相等，即液力耦合器只起到传递扭矩的作用，而不能改变扭矩的大小。总之，液力耦合器不能使输出扭矩增大，只起液力联轴离合器的作用。它不能使发动机与传动系彻底分离，所以目前汽
8、车上普遍采用液力变矩器。二、液力变矩器的作用和结构1液力变矩器的作用液力变矩器位于发动机和自动变速器传动机构之间，以自动变速器油（ATF）为工作介质，主要完成以下功用：(1)传递转矩。发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过ATF传给液力变矩器的从动元件，最后传给变速器。(2)无级变速。根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。(3)自动离合。液力变矩器由于采用ATF传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。(4)驱动油泵。ATF在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵是由液力变矩器
9、壳体驱动的。同时由于采用ATF传递动力，液力变矩器的动力传递柔和，且能防止传动系过载。2液力变矩器的结构与组成液力变矩器与液力耦合器外观基本一样，但其内部增加了一个导轮，即液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成，称为三元件液力变矩器，如图7-7所示。也有的采用两个导轮，则称为四元件液力变矩器。 液力变矩器组成 液力变矩器示意图图7-7 液力变矩器液力变矩器总成封在一个钢制壳体（变矩器壳体）中，内部充满ATF。液力变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接，与发动机曲轴一起旋转。泵轮位于液力变矩器的后部，与变矩器壳体连在一起。涡轮位于泵轮前，通过带花键的从动轴向后面的变速器传动机构输出动力。导轮位于
10、泵轮与涡轮之间，通过单向离合器支承在固定套管上，使得导轮只能单向旋转（顺时针旋转）。泵轮、涡轮和导轮上都带有叶片，液力变矩器装配好后形成环形内腔，其间充满ATF。【提示】为了掌握液力变矩器的基本结构，此处可观看剖开的实物或模型、录像等以加深了解。三、液力变矩器的工作原理液力变矩器除了具有液力耦合器的传递力矩的作用外，还具有改变力矩的作用。仍以两台风扇示意：如图7-8所示，在对置的两台电扇后面用一根空气管道相连通，通电的电扇叶片吹动气流冲击未通电的电扇叶片，未通电的电扇叶片与通电的电扇叶片同向旋转；同时，通过空气管道使穿过未通电风扇的气流通过空气通道的导向，从通电电扇的背面流回，这会加强通电电扇
11、吹动的气流，使吹向未通电电扇的转矩增加。图7-8液力变矩器工作模型1动力的传递液力变矩器工作时，壳体内充满液压油，发动机带动壳体旋转，壳体带动泵轮旋转，泵轮的叶片将ATF带动起来，并冲击到涡轮的叶片；如果作用在涡轮叶片上冲击力大于作用在涡轮上的阻力，涡轮将开始转动，并使变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回到泵轮，形成如图7-9所示的循环流动。【提示】涡轮的阻力包括ATF的摩擦阻力、与涡轮相联系的各元件的运动阻力等。图7-9 ATF在液力变矩器中的循环流动具体来说，上述ATF的循环流动是两种运动的合运动。当液力变矩器工作，泵轮旋转时，泵轮叶片带动ATF也旋转起来，形成绕
12、着泵轮轴线作圆周运动；同样随着涡轮的旋转，ATF也绕着涡轮轴线作圆周运动。旋转起来的ATF在离心力的作用下，从内缘流向外缘。当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压。因此，ATF在作圆周运动的同时，在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮，再流向导轮，最后返回泵轮，形成在液力变矩器环形腔内的循环运动。【总结】液力变矩器要想能够传递转矩，必须要有ATF冲击到涡轮的叶片，即泵轮与涡轮之间一定要有转速差（泵轮转速大于涡轮转速）。2转矩的放大耦合器在工作时，工作液体从泵轮流向涡轮，经涡轮出来之后再流向泵轮。工作液体从涡轮出来时的作用方向与泵轮的运动方向相反，有阻碍泵轮正常旋转的趋势，即泵
13、轮的运动受到涡轮回油的阻碍，这是液力耦合器的最大缺点，也是它不能增大扭矩的原因。液力变矩器的液流如图7-10所示，由图可以看出，涡轮回流的ATF经过导轮叶片后改变流动方向，与泵轮旋转方向相同，从而使液力变矩器具有转矩放大的功用。图7-10 液力变矩器的增扭车辆低速时，涡轮不动，泵轮开始转动，油液在导轮叶片作用下，流动方向会改变。当油液再流到泵轮时，流向与泵轮的运动方向相同。由于受到单向离合器的约束，导轮静止不动。这样也就增强了泵轮的旋转力矩，进而增加了涡轮的扭矩，如图7-11所示。图7-11 低速时油液在液力变矩器中的流向（导轮锁止）随着涡轮转速逐渐升高，即涡轮的牵连速度逐渐增加时，从涡轮流入
14、导轮的油液方向有所变化。在涡轮转动产生的离合器的作用下，油液不再直接射向导轮，而是越过导轮直接回到泵轮，因此失去了增扭作用。此时的液力变矩器变成了液力耦合器，如图7-12所示。-图7-12 偶合状态时油液在液力变矩器中的流向（导轮不动）涡轮转速的继续增加，从涡轮流入导轮的油液冲击到导轮叶片的背面，导轮在油液冲击力的作用下开始转动，方向与涡轮和泵轮的一致，如图7-13所示。当涡轮转速增大至与泵轮转速相等时，油液在循环圆中循环流动停止，液力变矩器失去传递动力的能力。图7-13 油液在液力变矩器中的流动（导轮转动）四、典型液力变矩器【提示】学习上一节了解到：为了使得液力变矩器在高速区实现偶合传动，为
15、此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构。由于液力传动的固有特性，泵轮和涡轮之间存在有滑转现象，液力变矩器的传动效率总是小于1，正常为95%。为了提高液力变矩器在高传动比下的传动效率，目前汽车上装用的液力变矩器大多数为带有锁止离合器的液力变矩器。锁止离合器的结合与分离受电控单元的控制。典型的液力变矩器如图7-14所示，带有锁止离合器。下面重点介绍单向离合器和锁止离合器。1涡轮 2泵轮 3导轮 4单向离合器 5涡轮轮毂 6输出轴 7起动齿圈 8伺服油缸 9导向销 10曲轴凸缘 11油道 12活塞 13从动盘 14传力盘 15键图7-14 典型的液力变矩器1单向离合器单向离合器又称为自
