电子与液压控制系统的结晶 自动变速箱概论与保养

2020-07-25 00:59浏览 : 292
电子与液压控制系统的结晶 自动变速箱概论与保养文:童国辅 图:童国辅自动变速箱为现代汽车带来了舒适、简单与方便的驾驭感受,使驾驶不需拥有极佳的驾驶技巧,就能使车辆稳定前进,彻底降低车辆驾驶入门技术,对于车辆普及有功不可没的重要性,但自动变速箱内複杂的机构,对多数人来说却视其为麻烦製造者,归咎其因在于缺乏正确保养观念,因为利用油压进行驱动的自排箱,可不是只要更换ATF就可永保安康。 电子与液压控制系统的结晶 自动变速箱概论与保养

液压扭力转换器
传递动力不熄火

        自动变速箱内的机构依功能不同,大致可分成负责传递引擎动力的扭力转换器、负责档位切换的电磁阀体,与进行变速动作的离合器组及行星齿轮等三大部分。先针对前者进行说明,相信对手排变速箱稍有概念的读者都知道,在变速箱与引擎曲轴间有些名为离合器片、飞轮与压板的零件,这些零件的功能在于传递引擎动力至手排变速箱内,并于换档时透过下压离合器踏板时的油压推动,来切开彼此间的联繫,以利同步齿轮减速咬合进行变换档位动作,并且在车辆静止时防止引擎熄火,而扭力转换器的功能就像上述所提到的离合器机构一样,是负责传递引擎动力的零件,只是它不需踩离合器踏板就能变换档位,且静止时也不会造成引擎熄火,他是如何办到的?看下去就知道。

 

        液压扭力转换器构成的零件主要有下列几项(请参阅图A、B):一是与引擎飞轮连动的泵轮(主动轮)、一为与变速箱内各项齿轮连动的涡轮(被动轮)、另一则为负责调解自排油流向的导轮。前两者形状都呈现碗型,内部各设计一些称为轮叶的分隔体,两个碗型部件面面相对,中间留有容纳自排油与导轮的空隙,两者间永远不会产生磨擦现象,且都装在盛满自排油的金属外壳体里,所以此装置从外表来看就像颗金属作成的贝壳一般。

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        既然泵轮与涡轮两者间并没有直接接触,那引擎动力又如何传递到变速箱内呢?关键在于液压的流动!请大家试着将泵轮与涡轮,视为两具相互对吹的电风扇,而两轮内的轮叶就像电风扇叶片,此时若前者有插电并强力运转中,后者未通电的话,会发生什幺状况?后者风扇叶片虽未通电无法自行转动,但透过前面风扇吹送过来的风力推动,后者风扇也会开始转动,且风力愈强、转动愈快,这就是扭力转换器传递动力的简易过程(图D),只是将传递动力的介质,从原来的气体改用密度更高、传输效率更佳的液体,也就是自排油。也因为泵轮与涡轮间并未直接磨擦,因此当车辆静止时,引擎才不致熄火。至于位于泵轮与涡轮间的导轮,则是控制自排油于高低转速时的流向,使两者间的动力传输能更有效率。

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        值得一提的,对于经常听到的高速时自排箱直接传动的作用,主要是透过一组位于涡轮与扭力转换器外壳间的磨擦式离合器片来完成(图F),在低速时涡轮与外壳间的动力传递是透过液压来达成,高速时锁在外壳上的离合器便于涡轮接合,直接将来自飞轮的动力传输到变速箱内,就像手排变速箱一样,如此就能大大减少动力传递耗损的问题。

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换档动作执行者
油路阀体与电磁阀

        手排车进行换档动作,主要透过车内外排档桿与拨叉,来决定使用何组档位齿轮,那没有拨叉设计的自排车呢?于是油路阀体与电磁阀便应运而生。请看图G,这是张油路阀体拆开的模样,上面複杂的沟槽就是提供自排油流动的油道,每组油道的终点就是自排变速箱内的各档离合器片或制动带,其功能像电路板上的电路一样,负责将自排油导引至正确的目的地,而油道导通与否的开关(即水龙头),就是所谓的电磁阀。设计如此複杂的油路阀体,原因在于自排箱内的各档位齿轮的接合,就是透过各油道内的油压来推动,就像手排车的拨叉一样;而换档电磁阀就是档位连桿,用来切换各档位所属的油道;至于该用哪一档位的时机,则交由自排变速箱电脑下达指令给电磁阀来决定。

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档位衔接的受苦者
多片式离合器片

        相信许多自排车主都曾遇过车辆使用一段时间后,发现换档震动变大,甚至发生滑档或锁档,而使车辆无法正常前进的问题。到了维修厂后,只听得技师说变速箱离合器片打滑,到底什幺式离合器打滑呢?与手排变速箱的打滑是否为相同道理呢?要知道此问题,需从自排箱各档位衔接的作用结构说起。

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        不论是手排或自排变速箱,其功能皆在转换引擎输出的扭力值与转速,使车辆在低速起步或上坡时,能有充足的扭力向前驱动;在高速时能减少引擎转速,达到省油与宁静的功效,因此需多组齿比不同的齿轮组合来完成。在手排箱上档位衔接机构为同步齿轮,同步齿轮套入各档位的齿轮后,动力才会完成衔接,且每次只接合一组同步齿轮,那自排箱呢?则透过油压驱动的多片式离合器片与压板,来达到同样的功效,且每一档位皆有一组离合器片进行对应。从图H中我们不难看出自排箱的离合器片虽然採多片式设计,但由于厚度薄、接触面积小,因此本身是无法承受太大的扭力,且属消耗性零件,如果经常重踩油门、拉高转速才换档,离合器片寿命自然无法维持长久,而发生打滑现象,一旦如此,轻者跳档时发生轻微暴冲现象,重者有可能产生引擎转速拉高,车辆却不走的窘境。

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何谓CVT无段变速系统?

        上述提到的自排变速箱指的都一般自排箱内的结构,但目前市售车的变速箱种类中,还多了一款名为CVT无段变速的自动变速系统,此系统顾名思义是在变速过程中不会产生换档顿挫落差感,使车上乘客能更舒适地乘坐车辆。此变速箱与传统自排箱最大的不同,就在于内部变速零件并非由传统的齿轮、离合器片所组成,而是由驱动滑轮、被驱动滑轮与V型钢带三个部分所构成,如图I。驱动滑轮连接引擎动力,被动滑轮连接传动轴,钢带则负责传递动力。而其变速比的变化,主要是透过油压调整两滑轮间V型钢带槽的距离,以改变V型钢带在两组滑轮上的作用半径,再加上钢带长度不变的关係,所以驱动滑轮与被驱动滑轮上的作用半径便会相互影响改变,于是两者间的变速比也会改变,达到变速的功能。整个过程像变速脚踏车般,只要改变前后齿轮盘大小,所踩踏的力道也会跟着改变,而这就是CVT变速箱简单变速原理。

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        另外,由于钢带在滑轮间的V型钢带槽内的移动为连续不断,所以不但可获得绵密无震动的换档反应,还可透过钢带与两滑轮间的不同作用半径,创造出无限多组的变速比变化,而这也是为何三菱车系的CVT变速箱,可拥有多达六速的手自排系统,事实上只要有需要,设计出多达十速的档位也没有问题,当然变速箱体积小也是其优点之一。不过CVT也不是没有缺点,无法承受过大马力、急加速时钢带易在滑轮上产生磨损沟槽,及维修不易等,都是目前尚在克服的问题。

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自排保养观念公开
确保车辆正常运作

        为使车迷更放心地使用爱车上的自排变速箱,笔者特访问了在自排变速箱维修上拥有20多年历史的正佳汽车,来为大家说明关于自排变速箱的相关常见问题。

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换油篇

        Q.自排油多久更换一次较为妥当?且更换方式分成自然洩放、更换油底壳及大循环,到底哪一种最好?

A.自排油的功能除作为油压驱动介质外,在自排变速箱内还肩负提供润滑及冷却的功效,加上自排箱紧连接着引擎,因此自排油工作环境不见得较机油来的轻鬆,甚至工作油温还较机油高(最高可到130度),虽然自排油变质后的不良反应,不会如引擎机油般快速,但对于内部离合器片寿命与细小油道的通畅性,却也是无形慢慢形成伤害或阻塞,因次建议最好每1万公里时就更换自排油,是保护自排箱的最佳週期。
 

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        至于换油方式,由于变速箱内的油道相当複杂,不若引擎般简单,若採最省事的自然洩放更换,是无法将油道内的自排油洩放出来,整个换油率大约只到30﹪,不建议採用;而换油率达到100﹪的自排油交换机换油方式,虽效率惊人,但操作时若没有坚守自排油等量、等压、同步进出自排变速箱的话,就有可能伤害到内部的油封与离合器片,造成变速箱故障,这也是为何常听到自排箱进行大循环清洗后,便会发生换档不顺的原因;最好的方式是建议车主採用拆卸油底壳的方式进行换油,虽然换油率只达70﹪,但施工难度不高,所需时间也相当快速,非常适合一般车主使用,且记得在换油时顺便将滤网一併换新(有些国产车型无法更换),如此就能确保变速箱的健康。

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        Q.为何有些进口车系更换自排油后,电脑故障灯会亮起?

A.这是因为换油过程当中,变速箱内的油位会有一短暂时间低于原厂规範,或油道内的自排油尚未到位,导致行车电脑以为发生异常而亮灯通知车主注意,并进入锁档模式,如此车辆便无法正常驾驶,此状况以VAG车系最常见,解决方式为消除电脑故障码即可。值得一提的,由于多数VAG车系都没有自排油尺的设计,判断油位是否足够的依据在于油底壳加油螺丝孔上,需一直添加至自排油流出加油孔后才足量,若油量不足也会导致灯号亮起,甚至导致变速箱损坏,这是换油时不得不慎的问题。
 

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        Q.为何引擎过热维修时,也要一併更换自排油?另外,该换何种自排油较适合?

A.这是因为自排变速箱紧连接着引擎,加上其内部也设有冷却水道通过,一旦引擎过热后,不但易将高热传递到自排油上,导致油质劣化,内部的冷却水管也有可能发生因高压而产生洩漏问题,严重影响自排油的寿命,因此最好在维修引擎时,顺便针对变速箱进行换油及有无洩漏的检查,防止变速箱因此而挂点。至于自排油的更换种类,依笔者经验,若不知自己爱车所使用的自排油种类的话,最好还是使用原厂所规範的油品,甚至多花点钱直接向原厂购油,或许是最保险的做法,毕竟自排油的种类相当複杂,适用性亦相当严苛,稍一用错后果可是相当严重。
 

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驾驶篇

        Q.自排可当手排开吗?另外,跑山路时可固定在D3驾驶吗?

A.依正佳汽车表示,偶而将自排当手排驾驶是无妨的,甚至还有益于变速箱的健康,可减少油道内油泥的附着,不过要注意的是对一些没有手自排设计的变速箱而言,切换档位时要迅速确实,不能发生入错档或没入档的情况,前者严重性不必多说,后者则会使变速箱电脑因等待档位讯号而出现空档的现象,此时引擎转速便会拉高,一旦电脑重新接收到的档位讯号而执行换档动作,离合器片可能因瞬间接合力道过大,而发生受损的问题。当然若经常强迫自排降档,缩短换油里程相信也是必要的保护措施。
 

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        另外,对于常往返山路的车主来说,建议养成固定在D3模式驾驶的习惯,虽然引擎转速较高、噪音较大,但却可减少变速箱频频升降档的情况,对于延长离合器片及电磁阀的寿命有相当大的帮助,毕竟自排箱最脆弱的时候就是在换档时,高转速运作是不会有问题的。事实上不只在山路,在市区也尽量使用D3来驾驶,可减少变速箱一换到四档,就需减速降档停红灯的问题,尤其像是Solio车系。

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        Q.听说D换R档,最好在N档停留几秒再入R档,对变速箱寿命有正面帮助?

A.没错,由于D档时的油压驱动方向与R档时正好是相反,在换档时若能先排入N档使油压停止流动,再入R档便可减少油压瞬间逆转时的对于齿轮的冲击,对于内部油封、弹簧与齿轮的寿命有正面帮助,否则日子久了入R档时的异常抖动与噪音,可是相当令人相当难受的。
 

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        Q.发生锁档怎幺办?

A.所谓的锁档指的是自排档位跳入某一档后就不会升降,最常发生在三档,这是因为内部油路阀体阻塞或电磁阀故障所导致,此时车速一旦降低,车辆便无足够扭力向前牵引,只能在原地缓慢加速,就像手排车以三档起步的情况一样,排除方式可先手动降档看看是否可顺利降至低速档位,再驶回维修厂,若不行建议最好停车请拖吊车,勉强驾驶只会导致更多零件故障。
 

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结语

        自排变速箱的发明带给大家相当便利的驾驶环境,但其複杂的油压机构与脆弱的离合器片,也增添不少使用与保养上的不便,更不用说较差的传输效率,不过儘管如此只要车主养成正确的使用技巧与保养习惯,自排还是相当好用的,殊不见M.benz全车系依然配备自排的坚持,谁说大马力车辆一定要配置手排才是王道。


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