丰田汽车自动变速器的故障诊断与维修.pdf

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1、摘要前言随着汽车汽车行业的飞速发展，汽车的保有量也逐渐增加，尤其是自动档汽车更受 广大群众喜爱。装载自动变速器的汽车不像手动挡汽车频繁的使用离合器踏板,且操作方便、节能环保、起步平稳、为大多新手和懒人带来了方便。本文阐述了丰田自动变速器结构和工作原理,根据结构和工作原理分析丰田自动变速器 的故障现象及其诊断方法和排除方法，以及通过自动变速器的性能试验对其进行分析。自动变速器通常由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器、液压操纵系统、电子 控制系统五部分组成。常见的性能试验有：失速实验、油压实验、时滞实验和道路实验；常 见的故障有：汽车不能行驶、自动变速器打滑、换挡冲击、升档过迟、不能升档、频

2、繁跳档、不能强制降档和自动变速器异响等故障。自动变速器的技术性能会逐渐下降，容易产生故障，对行驶性、安全性和排放都有很大 的影响。如果不及时的进行检修，损坏程度就会不断加重，甚至导致自动变速器重要零件的 严重损坏，失去修理的价值，最后只能更换总成。因此，对自动变速器故障应及时检修，切 记不可带故障运行，以免造成更大的损坏。关键词：自动变速器；故障；诊断；排除n目录摘要.n前言.iv第1章丰田自动变速器的概述.11.1自动变速器的发展.11.2丰田自动变速器的介绍.21.3自动变速器的组成.21.4丰田自动变速器结构与工作原理.3第2章自动变速器换挡冲击的故障诊断与维修.72.1案例描述.72.

3、2故障原因分析.72.3故障检测.82.4维修方案.9第3章自动变速器升档太迟.103.1案例描述.103.2故障原因分析.103.3故障检测.103.4维修方案.11总结.12致谢.13参考文献.14UI刖言随着技术发展和社会进步，汽车已经成为人们生活中不可缺少的交通运输工 具，而汽车在我国的普及率正在迅速逼近国外发达国家的水平。然而国内汽车检 测维修等相关技术人才远远不能满足需要，成为国内紧缺人才。近年来，国内培 养汽车维修、服务等方面人才的高职类院校如雨后春笋般地涌现出来，培养目标 基本上定位在培养社会急需的高等技能型人才。汽车自动变速器是目前公认的汽车传动系统中的重点和难点技术，目前已

4、经 成为各大汽车制造商开发、引进、制造、装备的重点和标准配置。自动表速器的 使用也提高了汽车的驾驶性能、行驶性能和乘坐的舒适性，延长了汽车发动机和 传动系的使用寿命，也降低了汽车废气排放污染。汽车自动变速器是汽车上最为复杂的总成之一，由于结构复杂，技术先进,工作原理复杂，掌握这门技术难度较大，特以丰田系列自动变速器为例，主要介 绍其主要组成元件，工作过程，传动路线，以及出现的故障现象和原因，检查和 排除故障的方法，清楚易懂，有助于进一步了解自动变速器的工作原理，加深记 忆，对于自动变速器的维修方面有较大帮助，维修起来更加轻松。IV第1章丰田自动变速器的概述液力自动变速器历经采用多元件工作轮液力

5、变矩器、闭锁离合器、增加行星 齿轮变速器档位、电子控制等多种方法，使之综合经济性能得到了提高。最有效 的是最近十年来，在控制方面大量应用电子技术，使液力自动变速器的性能上了 一个新的台阶。1.1自动变速器的发展汽车自动变速器的发展经历了漫长的历程，从1939年第一台液力机械式自 动变速器在美国CM公司诞生，至今已经有74年的历史了，其间经历了多次技术 革新。1939年至1950年的11年间是液力变速器的成长期。这时期的结构特点 是液力传动不采用液力耦合器，机械变速器部分采用行星齿轮。这种形式结构虽 然简单，成本也低，但液力传动部分只能起到联轴器的作用，不能改变转矩。而 传动转矩的改变则完全靠行

6、星齿轮机构来完成。1950年，美国福特汽车公司成 功的研制了装用液力改变矩的3档液力自动变速器，从此轿车用的液力自动变速 器进入了成熟期。液力自动变速器行星齿轮机构的挡数和速比范围，随着汽车的高速比、低油 耗和低噪音等要求不断提高而有增加的倾向，1977年，丰田公司开发的4挡液 力自动变速器。1977年后，日本丰田汽车公司成功以研制了具有超速挡的液力 自动变速器。该变速器采用三元件液力变矩器与多挡行星齿轮相结合的结构，这 不但提高了变速器的变矩比，而且使换挡圆滑，传动效率也更高。辛普森式(Simpson)行星齿轮变速器是在自动变速器中应用最广泛的一种行星齿轮变速 器，它是由美国福特公司的工程师

7、辛普森发明的。1989年，日产汽车公司开发的5档液力自动变速器都已装车使用，这两种 变速器都在原3挡和4挡液力变速器的基础上，加装一组行星变速齿轮机构而形 成的。：1983年，日产汽车公司成功研制了 4档液力自动变速器用的行星齿轮机 构，其最大的特点是结构紧凑，从而为液力自动变速器的多挡化提供了条件。随着自动变速器的发展，其结构和性能也在不断完善，特别是近年来随着电 子技术和自动控制技术在汽车上的应用，出现了电控自动变速器，它包括电控液 1力机械传动的自动变速器和电控齿轮式机械传动的自动变速器。电控自动变速器 可实现与发动机的最佳匹配，并可获得最佳的经济性、动力性、安全性及达到降 低发动机排气

8、污染的目的。1.2丰田自动变速器的介绍(1)丰田自动变速器型号含义一般用A表示自动变速器，M表示手动变速器，有的变速器型号前加上表明 生产厂家的字母,如ZF表示德国ZF公司生产的自动变速器。用F表示前轮驱动,R表示后轮驱动。前进档用数字表示，用E表示电控，L表示液控，EH表示电液 控制。生产、改进序号是指自动变速器是基本型还是改进型，额定输出转矩指自 动变速器能够传动的最大转矩。以丰田自动变速器为例：目前丰田自动变速器的型号以A341E这种型号中有 3个数字为代表，这种形式的变速器主要有A140E、A2 45E、A541E、A650E、A750E、A760E、U341E、U2 41E、U151

9、F、A540H 等，其中：A表示自动变速器；若是U则表示超级智能自动变速器，且为前轮驱动。3其中1、2、5表示前轮驱动，3、4、6、7表示后轮驱动。4一表示前进档位数，4表示四档自动变速器，5表示五档自动变速器，6表 示六档自动变速器。0表示生产序号，0是基本型，1是一次改进，2是二次改进。E表示电控自动变速器，同时具有锁止离合器；H或F表示四轮驱(2)自动变速器与手动变速器相比，自动变速器具有以下优点及缺点：优点：自动变速，连续变扭，换档时动力不中断；工况适应性，操纵方便，安全舒适；载荷小，机件寿命长。缺点：结构复杂，制造难度大，成本高；动效率低，价格高，油耗高；维修技术复杂。1.3自动变速

10、器的组成2丰田自动变速器很多，本文我以丰田A341E自动变速器为例分析。自动变速 器通常由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器、液压操纵系统、电子控 制系统五部分组成如图1-1所示。I-1I电磁阀II_I电子控制装置图1-1电控液力自动变速器的组成(1)液力变矩器：变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮 上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。(2)行星齿轮变速机构：行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之 一，主要由太阳轮(也称中心轮)、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。(3)换挡执行机构：主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元 件的运动，改变动力传递的方向

11、和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向离 合器等组成。(4)液压控制系统：自动变速器的供油系统主要由油泵、调压阀、油箱、过滤器及管道等组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩 器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。(5)电子控制系统：电子控制的自动变速器设有各种传感器、执行器、ECU。1.4丰田自动变速器结构与工作原理3自动变速器能够根据发动机负荷和车速等情况自动变换传动比，使汽车获得 良好的动力性和燃料经济性，并减少发动机排放污染。自动变速器操纵容易，在 车辆拥挤时，可大大提高车辆行驶的安全性及可靠性。丰田自动变速器的结构剖面图如图1-2所示。3 4 5 6图1-2丰田自动变

12、速器结构剖面图1-变矩器 2-锁止离合器 3-锁止电磁阀4-油压电磁阀 5-换挡电磁阀B 6-换挡电磁阀A Co-直接离合器 G-倒档及高档离合器 C厂前进挡离合器Bo-超速制动器 Bl二档制动器 B。-抵挡及倒档制动器 B3-二档强制制动器 F厂直接单向超越离合器 Fl抵挡单向超越离合器 F2-二档单向超越离合器1.4.1液液力变力变矩矩器器工工作原作原理理目前，轿车上广泛采用由泵轮、涡轮和导轮组成的单级双相三元件闭锁式综 合液力变矩器如图3-2所示。泵轮和涡轮均为盆状的。泵轮与变矩器外壳连为一 体，是主动元件。涡轮悬浮在变矩器内，通过花键与输出轴相连，是从动元件。导轮悬浮在泵轮和涡轮之间，

13、通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。自动挡的汽车由于发动机和变速箱之间没有离合器，他们之间的连接是靠液 力变矩器来实现的，液力变矩器的作用一是传递转速和扭矩、二是使发动机和自 动变速箱之间的连接成为非刚性的以方便自动变速箱自动换挡。发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工 作液沿叶片从内缘向外缘甩出，这部分工作液既具有随泵轮一起转动的圆周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮4与泵轮同方向转动。图1-3液力变矩器的组成1.4.2行行星星齿轮齿轮变变速速器器的组的组成成行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执

14、行元 件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成，行星排的多少与档数的多少有关 丰田自动变速器是由四档辛普森行星齿轮机构和换档执行元件两大部分组 成。其中四档辛普森行星齿轮机构由三排行星齿轮机构组成，前面一排为超速行 星排，中间一排为前行星排，后面一排为后行星排。丰田自动变速器的结构特点是前排行星架与后排齿圈都与输出轴相连(也称 前架后圈结构)、前后太阳轮共用。1.43控控制制机构机构的组的组成成功功用用与与工工作原作原理理(1)自动变速器控制机构由：传感器，开关，ECU(PCM),执行器组成如图3-3所示。5选档手柄模式开美节气门开美备用信号输入图1-4自动变速器的控制机构组成(2)作用：通过

15、传感器检测车辆运行参数的信号，由电脑计算和断送后，向执行器发出控制指令，实现对自动变速器的各项控制。(3)工作原理：把车速信号和节气门开度信号转变成电信号送进电脑，作 为换档控制的基本信号，经过电脑的分析、计算、判断，向电磁阀发出指令，驱 动电磁阀工作，实现换档、油压、锁止、平顺、冷却强度等的控制。6第2章自动变速器换挡冲击的故障诊断与维修2.1案例描述一辆1995款、装配A341E自动变速器的丰田皇冠乘用车，行驶里程为 12 0000km。该车在行驶过程中仪表盘上的0/D OFF指示灯常亮，换挡冲击较大。2.2故障原因分析接车后，首先检查自动变速器内的变速器油，油面正常且油质较好，检查并 调

16、整好节气门拉线。然后把点火开关转到点火位置，按下变速杆上的0/D开关，仪表盘上的0/D 指示灯不灭。如图4-3所示用导线跨接故障检查插接器中的TE1与E1两端子，这时仪表盘上的Check警告灯显示正常代码，说明发动机电控系统无故障。用导 线将TT与E1端子短接后，0/D OFF指示灯常亮，不输出故障代码，说明自动变 速器控制系统电路有故障或者ECU中的自动变速器控制电路有故障。图2-1读取故障码的方法经试验，把变速杆放在P、N挡位置，发动机可以启动；把变速杆分别放在 R、D、2、L挡位置时发动机不能启动，说明自动变速器的空挡启动开关工作正 常。按下变速杆上的0/D OFF开关，仪表盘上的O/D

17、OFF指示灯不受0/D开关的 控制而始终常亮，说明0/D OFF指示灯显示电路有故障。按下变速杆座上的变速 器运行方式选择开关时仪表盘上的PWR绿色指示灯亮，关闭此开关后PWR绿色指 7示灯熄灭，说明自动变速器运行方式指示电路正常。2.3故障检测在完成以上检查工作以后进行道路试车。汽车在行驶过程中，特别是在急加 速、减速过程中，变速器换挡迟缓，冲击较为严重，并且仪表盘上的Check警告 灯有时候偶尔闪烁几次后又熄灭；0/D OFF指示灯常亮。拆下水温传感器，检查水温传感器在各种温度下的电阻值变化，经检查水温 传感器正常。放出自动变速器内的油，拆下油底壳，发现油底壳内无任何机械杂 质，变速器内非

18、常干净，油泵的吸油滤网也很干净，无堵塞。取下1号电磁阀、2号电磁阀及锁定电磁阀的线束插头，用数字式万用表检查电磁阀的电阻值为13 Q左右（正常值为电阻值正常；直接用12 V电源驱动电磁阀，各电 磁阀活动正常，无堵塞及卡滞现象，电磁阀工作正常。检查完毕插上电磁阀的线 束接头，装好油底壳并加注自动变速器油至量油尺的上刻线位置。从仪表盘上拆下组合仪表，从仪表盘右侧的杂物箱后面拆下ECU,从变速器 上拆下空挡启动开关及2号车速传感器的线束插头，用数字式万用电表全面检查 自动变速器的控制线路。经过全面的检查发现：从发动机控制ECU线束插头上 THW端子到水温传感器线束插头上的THW端子之间的导线因绝缘层

19、破损造成导线 出现瞬间短路（搭铁）现象，使水温信号传输紊乱；从空挡启动开关线束接头上 S2端子到ECU线束插头上相应的S2端子之间的导线因导线绝缘层损破使导线出 现瞬间短路故障，造成自动变速器中的2号电磁阀不能正常工作；从2号车速传 感器线束插头上SP2端子到控制ECU线束插头上相应的SP2端子之间的导线因导 线绝缘层破损使导线出现瞬间短路（搭铁）故障，使2号车速传感器向ECU传输 的车速信号不正常；0/D OFF指示灯一端的导线对地短路（搭铁），造成0/D开 关不能控制0/D OFF指示灯。用万用表逐段查找出导线断路及短路的具体位置，把导线接好。包扎好后再 用万用表复查一次，确认导线导通良好

20、后用绝缘胶布包扎好线束并可靠地固定 好。插好ECU及所有控制元件的线束插头，固定好ECU并装好所有的附件及装饰 件之后作0/D OFF开关试验：按下变速杆上的0/D OFF开关时仪表盘上的0/D OFF 指示灯熄灭，0/D开关信号电路接通；释放0/D开关时仪表盘上的0/D OFF指示 8灯亮，0/D开关信号电路被切断，说明0/D OFF指示灯线路已恢复正常。检修完毕清除故障码后进行道路试车。经过100km的连续行驶试验，汽车在 行驶过程中自动变速器挡位变换十分平顺，无任何冲击，自动变速器控制系统故 障彻底排除。2.4维修方案此车故障主要原因是水温传感器和2号电磁阀工作不良。由于2号电磁阀工 作

21、不稳定，致使在换挡时油压不稳定，所以换挡冲击大。又由于0/D OFF指示灯 一端的导线对地短路，致使0/D OFF指示灯常亮。9第3章自动变速器升档太迟3.1案例描述皇冠3.0L轿车自动变速器升挡太迟，正常行驶很难升到高挡，跑起来特别 费劲。正常行驶时很难升挡，必须采用加速后快松油门提前升挡的操作方法才能 使自动变速器升挡。在举升机上空载状态下能升挡，但升挡时仍感偏迟。3.2故障原因分析因此车配装A341E电液控制自动变速器，带节气门拉线，且各个挡均存在升 挡过迟现象，换挡阀卡滞可暂不考虑，故初步分析可能原因有：自动变速器节气 门阀拉线调整不当；节气门位置传感器调整不当或不良；自动变速器电脑不

22、良。3.3故障检测检查0/D OFF”灯不亮，无故障码存储。检查节气门阀拉线调整情况，未 发现异常。但注意到发动机怠速有轻微抖动现象，不过用户没有感觉到发动机工 作不良。用万用表测量节气门位置传感器信号电压，结果发现怠速时VTA端子与 搭铁之间的电压为2.15V左右，且随着节气门开度增大而增大，显然信号电压过 高，ECU误认为发动机处于大负荷工况工作，这应是导致升挡过迟的根本原因。拔下节气门位置传感器插头，节气门位置传感器的检测如图5-3-1所示。点 火开关“ON”，测量VC端子与E2端子之间的参考电压为5.OV,IDL端子与搭铁 之间的电压为12 V,正常；但VC端子与蓄电池负极或搭铁之间的

23、电压却为6.5V 左右，E2端子与蓄电池负极或搭铁之间的电压也相应地为1.5V左右。再拔下进 气歧管绝对压力传感器接头，测量VC与搭铁之间的电压也为6.5V左右，而VC 与E2之间为5.0V左右。因E2端子是传感器共用的到电脑内部搭铁的搭铁线，而VC端子是电脑输出 的供传感器共用的5V参考电源线，VC与E2之间电压正常而VC与搭铁之间电压 过高，说明电脑内部本身应无故障而是电脑搭铁不良。于是测量诊断座中的E110端子与搭铁之间的电压，为1.5V左右，因E1端子是电脑搭铁线，故电脑搭铁不 良确定无疑。图3-1节气门位置传感器的检测5V0-5V0V控制电脑3.4维修方案为迅速排除故障，在诊断座后方

24、找出E1线，并接一搭铁线于诊断座旁的进 气歧管上。此时，VTA端子与搭铁之间的电压，即节气门位置传感器信号电压在 怠速时变为0.6V左右，怠速触点在怠速时接通，稍开节气门即断开，发动机运 转也变得十分平稳。路试，自动变速器升挡正常，动力充沛，故障完全排除。影 响自动变速器升挡太迟故障原因很多，此案例只是原因之一。通过本案例总结得 出对于丰田A341E自动变速器升挡太迟故障的诊断故障的逻辑分析和操作流程11通过研究自动变速器故障诊断与维修，学到了自动变速器的工作原理和主要 元件的检修方法，以及故障诊断的思路方法和流程，明确了各种传感器信号变化 对自动变速器的影响，并了解了自动变速器常见故障的现象

25、特征和主要元器件的 损坏形式。并对电子控制系统，齿轮变速器和液压控制装置进行故障检修、诊断 和修理，以及熟悉了自动变速器检修时的注意事项。给以后的进一步的学习与检 修打下了结实的基础。汽车行业，随着自动变速器的进入可以说是一个巨大的跨越，维修和诊断在 其中也起到了决定性作用。不管是使用中出现问题，还是维修检测中出现问题。这些都是我们所需要考 虑和反省的。只有好的科学技术力量、好的维修水平、好的诊断方法和经验。都 是推动自动变速器在汽车行业不可估计的基石。所有，如果有好的技术力量和诊断方法做后盾，自动变速器在汽车行业将是 一个飞速的提高。对于我来说，掌握了这门技术，我需要花更多的时间和经历。我要

26、不断地提 高，不断地学习。从失败中找原因，从问题中找经验。不断丰富自己。12参考文献1 黄宗益.代轿车自动变速器原理和设计M.南京：同济大学出版社,1999.12 王惜慧.汽车自动变速器原理与检修M.湖南：长沙理工大学出版社,2 002.13 嵇伟.轿车自动变速器故障诊断与分析机械M.郑州：河南工业出版社,2 003.54 汪立亮.轿车自动变速器维修技能实训M.北京：北京理工大学出 2 007.3:50-81.5 金加龙.汽车底盘构造与维修M.北京：电子工业出版社，2008.9:52-104.6 朱迅.汽车自动变速器维修M.北京：机械工业出版社，2 002.4:17-32.7 吴玉基.汽车自动变速器构造与维修M.北京：人民交通出版社，2 002.5:12 4-147.8 曹家骷.现代汽车检测诊断技术M.北京：清华大学出版社，2 003.7:2 05-2 2 9.9 过学迅.汽车自动变速器M.北京：机械工业出版社出版1999.7:53-87.10 藏杰.轿车自动变速器检修培训教程M.北京：机械工业出版社，2 004.5:141-162.11 张银生.轿车自动变速器故障诊断与分析M.北京：机械工业出版社,2 008.612 葛安林.自动变速器维修（二）M.西安：机械工业出版社,2 001.414