奧迪A4轎車變速器故障檢修分析

    故障現(xiàn)象：一輛2003年產(chǎn)原裝奧迪A4轎車，搭載1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)裝備了奧迪公司生產(chǎn)的01J型無(wú)級(jí)變速器。該車進(jìn)廠時(shí)的實(shí)際故障現(xiàn)象是換擋桿由P/N入R擋沖擊嚴(yán)重，有時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)熄火。

    故障檢修：通過(guò)仔細(xì)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

    1、每次重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后第一次掛R擋接合非常平順，第二次再掛便開(kāi)始沖擊，同時(shí)如果反復(fù)操作沖擊力就會(huì)越來(lái)越大，有時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)立即熄火。

    2、讓變速器在前進(jìn)擋上運(yùn)行一會(huì)兒再掛R擋，第一次還是非常柔和，接下來(lái)再操作又開(kāi)始沖擊。

    3、起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)第一次換擋桿由P/N入R擋時(shí)接合平順，此時(shí)如果將換擋桿拉入N位或P位，停留1min后再次掛入R擋，則沖擊力消失。

    根據(jù)實(shí)際故障現(xiàn)象，我們應(yīng)該把故障定義為“R擋壓力控制問(wèn)題”。因?yàn)槿绻鸕擋壓力過(guò)高或調(diào)節(jié)不正常都會(huì)導(dǎo)致R擋接合粗暴。對(duì)于奧迪01J無(wú)級(jí)變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間不像自動(dòng)變速器那樣通過(guò)液力變矩器來(lái)傳遞動(dòng)力，而是通過(guò)兩組用油元件即前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器，通過(guò)機(jī)械方式來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，因此車輛在靜止時(shí)踩制動(dòng)踏板入動(dòng)力擋(R、D)的控制是：

    1、離合器或制動(dòng)器壓力低。

    2、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩小(即鏈條與鏈輪之間的夾緊力小)。

    因此無(wú)論是前進(jìn)擋離合器壓力還是倒擋制動(dòng)器壓力在車輛靜止接合、行駛中及在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的輸出扭矩下都必須保持合適的工作壓力。如果倒擋壓力不正常，既涉及到控制單元的指令，又涉及到液壓的控制，同時(shí)還涉及到倒擋機(jī)械執(zhí)行元件本身。

    在奧迪01J無(wú)級(jí)變速器上，前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器的壓力電子調(diào)節(jié)控制，主要是控制單元通過(guò)接收“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速”(通過(guò)CAN與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通訊)、“變速器輸入轉(zhuǎn)速”(主動(dòng)傳動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速由G182傳感器提供)、“加速踏板位置”(通過(guò)CAN與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通訊得知油門踏板所處的位置)、“發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩”(通過(guò)監(jiān)測(cè)鏈輪與傳動(dòng)鏈條之間接觸壓力計(jì)算出由壓力傳感器G194提供)、“制動(dòng)力”(通過(guò)CAN由ABS控制單元提供)及“變速器油溫”(通過(guò)G93油溫度傳感器計(jì)算出)等參數(shù)邏輯分析后，計(jì)算出前進(jìn)擋離合器或倒擋制動(dòng)器的額定壓力，并且由此確定出壓力調(diào)節(jié)電磁閥N215的控制電流。這樣不同的控制電流便產(chǎn)生不同的離合器或制動(dòng)器的控制壓力，因此離合器或制動(dòng)器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩也相應(yīng)地隨控制電流的變化而變化。壓力傳感器G193監(jiān)測(cè)液壓控制系統(tǒng)中離合器或制動(dòng)器的實(shí)際壓力，實(shí)際離合器壓力與變速器控制單元計(jì)算出的額定壓力不斷進(jìn)行比較(實(shí)際壓力與額定壓力通過(guò)模糊理論被持續(xù)監(jiān)控)，若兩者差值超過(guò)一定范圍，便會(huì)進(jìn)行修正，這樣便形成前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器壓力控制原理圖(圖1)。

圖1 前進(jìn)擋離合器、倒檔制動(dòng)器壓力 

    離合器或制動(dòng)器壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩成正比，與系統(tǒng)壓力無(wú)關(guān)。通過(guò)離合器壓力控制油路圖，液壓控制閥體中的輸導(dǎo)壓力閥(VSTV)始終為壓力調(diào)節(jié)電磁閥N215提供一個(gè)500kPa的常壓，根據(jù)變速器控制單元J217計(jì)算的控制電流值，壓力調(diào)節(jié)電磁閥N215就會(huì)調(diào)節(jié)出一個(gè)控制壓力，該壓力的大小就會(huì)決定離合器控制閥(KSV)的位置。離合器控制閥KSV根據(jù)N215的觸發(fā)信號(hào)(電流的大小)產(chǎn)生離合器或制動(dòng)器的控制壓力，高控制壓力產(chǎn)生高離合器壓力，離合器壓力通過(guò)安全閥SIV傳遞到手動(dòng)閥HS，手動(dòng)閥的位置改變就會(huì)將扭矩傳遞到前進(jìn)擋離合器(D位置)或倒擋制動(dòng)器(R位置)，如圖2所示。當(dāng)換擋桿位于P、N位置時(shí)，手動(dòng)換擋閥切斷供油，前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器的油路都與油底殼相通，離合器的壓力也會(huì)隨車速的變化而變化。G193壓力傳感器是監(jiān)測(cè)前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器真實(shí)壓力的，并把真實(shí)信息再反饋給控制單元J217，并再次修正N215電磁閥的工作電流，以便實(shí)現(xiàn)合適的離合器或制動(dòng)器壓力，同時(shí)輸出扭矩的變化由壓力傳感器G194實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖二

    通過(guò)對(duì)奧迪01J無(wú)級(jí)變速器離合器及制動(dòng)器壓力控制的了解，同時(shí)結(jié)合該車的實(shí)際故障現(xiàn)象(R擋沖擊)，故障診斷思路比較明確：各重要輸入信息、控制單元J217對(duì)N215電磁閥的指令、N215電磁閥本身性能、閥體中離合器控制閥的磨損程度及倒擋制動(dòng)器本身工作性能等。因此，我們首先對(duì)該車的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)以及變速器的電子控制系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)時(shí)，未發(fā)現(xiàn)各數(shù)據(jù)異常。但在變速器電子控制系統(tǒng)的故障存儲(chǔ)器中卻發(fā)現(xiàn)了18206號(hào)故障碼，該故障代碼含義為變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器2(G196)不可靠信息。由于是偶發(fā)故障，因此清除故障存儲(chǔ)之后再?zèng)]有重新出現(xiàn)暫且不作考慮。接下來(lái)我們必須詳細(xì)了解變速器在執(zhí)行R擋時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以便分析故障部位。

    利用故障診斷儀進(jìn)入變速器02-01讀出該變速器控制單元數(shù)據(jù)，控制單元：01J927156CP組件編碼：V3001J1.815VTRdW2011，控制單元編碼：00001服務(wù)站代碼：WSC63351。針對(duì)該車倒擋故障重點(diǎn)觀察數(shù)據(jù)流第11組數(shù)據(jù)和第18組數(shù)據(jù)，主要對(duì)比正常狀態(tài)下和非正常狀態(tài)下數(shù)據(jù)值的變化。進(jìn)入02-08-011組，在換擋桿置于R位置制動(dòng)未行駛時(shí)，第1項(xiàng)數(shù)據(jù)是0.295A(N215工作電流)，第2項(xiàng)數(shù)據(jù)是“自適應(yīng)運(yùn)行中”(制動(dòng)器適應(yīng)狀態(tài))，第3項(xiàng)是83℃(變速器溫度)，第4項(xiàng)是15N·m(輸出扭矩)；進(jìn)入02-08-018組數(shù)據(jù)，第1項(xiàng)數(shù)值是430kPa～520kPa(制動(dòng)器壓力值G193提供)，第2項(xiàng)數(shù)值是15～18N·m(輸出扭矩)，第3項(xiàng)數(shù)值是180kPa(鏈輪與鏈條之間接觸壓力G194提供)，第4項(xiàng)數(shù)值是0.230～0.325A(N215電磁閥工作電流)。 

    通過(guò)對(duì)兩組數(shù)據(jù)的分析，011里第2項(xiàng)數(shù)據(jù)制動(dòng)器適應(yīng)狀態(tài)在“自適應(yīng)運(yùn)行中”是不正常的，同時(shí)在018組數(shù)據(jù)里制動(dòng)器壓力似乎有些偏高，且N215電磁閥工作電流相對(duì)也很不穩(wěn)定。無(wú)論怎樣，我們首先都必須要匹配倒擋制動(dòng)器的適應(yīng)壓力。通過(guò)反復(fù)倒車、制動(dòng)02-08-011組的第2項(xiàng)數(shù)值由原來(lái)的“自適應(yīng)運(yùn)行中”變?yōu)椤白赃m應(yīng)成功”，但故障現(xiàn)象依然存在。反復(fù)觀察各動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為控制單元指令幾乎都很正常，因此在操作簡(jiǎn)單的情況下我們決定更換液壓控制閥體試一下。

圖三 前進(jìn)擋離合器、倒擋制動(dòng)器總成

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    由于不敢100%判斷更換閥體即可解決問(wèn)題，先找了1個(gè)舊的閥體裝車試驗(yàn)，結(jié)果故障沒(méi)有絲毫改變。但通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，控制單元的可能性還是比較小，因?yàn)槲覀兎磸?fù)捕捉R擋沖擊時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R擋沖擊非常嚴(yán)重時(shí)，在018組里第1項(xiàng)數(shù)據(jù)有時(shí)達(dá)到1170kPa～1200kPa，但N215電磁閥工作電流變化并不大，它在0.225～0.305A之間變化，而N215在0.305A的電流驅(qū)動(dòng)下不可能實(shí)現(xiàn)1200kPa的壓力；當(dāng)R擋沖擊不嚴(yán)重時(shí)，在018組里第1項(xiàng)數(shù)據(jù)在520kPa左右，同時(shí)N215電磁閥工作電流也在0.235A左右，此時(shí)我們還記錄了P擋位和D擋位的018組數(shù)據(jù)：P擋位第1項(xiàng)為380kPa，第2項(xiàng)為15.0N·m，第3項(xiàng)為270kPa，第4項(xiàng)為0.295A。D位第1項(xiàng)為230kPa，第2項(xiàng)為18.0N·m，第3項(xiàng)為270kPa，第4項(xiàng)為0.295A。此時(shí)大家覺(jué)得問(wèn)題應(yīng)該還是在液壓控制方面，這樣又繼續(xù)更換兩塊閥體，但問(wèn)題仍然沒(méi)有得到改善。在這種情況下，我們認(rèn)為不可能所有更換過(guò)的閥體都有同樣的問(wèn)題，因此又費(fèi)盡周折找到一塊型號(hào)為01J927156CP的控制單元，結(jié)果裝車后故障依舊。此時(shí)有人說(shuō)既然閥體和控制單元都換過(guò)了，應(yīng)該是控制單元軟件匹配升級(jí)的問(wèn)題，為此我們又到奧迪4S店利用VAS5051對(duì)電子控制單元進(jìn)行軟件升級(jí)處理，但沒(méi)有任何效果。

    靜下心來(lái)仔細(xì)對(duì)故障現(xiàn)象再重新進(jìn)行詳細(xì)分析，為什么讓變速器在前進(jìn)擋上運(yùn)行一會(huì)再掛R擋，第1次還是非常柔和的，同時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)第1次換擋桿由P/N入R擋時(shí)接合平順，此時(shí)如果將換擋桿拉入N位或P位，停留1min后再次掛入R擋，沖擊力也會(huì)消失。這不就是R擋壓力油的回油速度問(wèn)題嗎?R-N-R-N或R-P的切換完全就是靠手動(dòng)閥切換的，因此問(wèn)題一定來(lái)源于閥體和R擋制動(dòng)器本身。既然閥體更換多個(gè)，因此早已排除，剩下就是R擋制動(dòng)器。萬(wàn)般無(wú)奈之下，從車上將變速器抬下，更換前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器總成(帶輸入軸、輸入齒輪位43齒，圖3)，此時(shí)故障徹底排除。

    之后，我們又把竣工后的各擋正常數(shù)據(jù)采集下來(lái)。02-08-018組P擋位：①3～4kPa。②15.0N·m。③200kPa。④0.290→0.295→0.300A。R擋位：①3→1→4→5→6→7kPa。②15→6→0→3→5→9→12→15→18N·m。③200kPa。④0.290→0.245→0.260→0.270→0.285→0.295A。D擋位：①3→2→3→400kPa。②15→24→18N·m。③300kPa。④0.295→0.340→0.300→0.305A。02→08→011組R擋位：①0.295A。②自適應(yīng)成功。③83℃。④15→0→3→9→12→18N·m。

    總結(jié)：對(duì)于01J無(wú)級(jí)變速器故障的分析必須以數(shù)據(jù)為根據(jù)，由簡(jiǎn)到難逐一將電、液及機(jī)械分開(kāi)，最終找到故障點(diǎn)。找到故障點(diǎn)后，無(wú)非就是更換部件的問(wèn)題，但必須要熟練掌握并了解01JCVT相關(guān)知識(shí)。就此故障而言，我們不可能接車后就馬上更換前進(jìn)擋離合器和倒擋制動(dòng)器總成，因?yàn)槟鞘菦](méi)有道理的，但更換控制單元似乎是一個(gè)額外的小插曲。

來(lái)源:不詳    作者:不詳