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变速箱的深入剖析—— 在油泵-调压阀-变扭器-散热器润滑回路内油的流动

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2015-03-03 10:55:00【

  在自动波箱修理行业,控制翻修率总是人们最关心的因素之一,因为它直接关系到企业的利润、公司的品牌以及业务的发展前景。然而这又是最难解决的问题,如果仅限于表面的修理而不找出变速箱内部的故障根源,翻修率是很难控制的,尤其是当变速箱进入正常维修期,内部的故障开始出现的时候。

  要做到正确的故障分析和成功的变速箱翻新,理解变速箱内的一个重要的油路循环是尤其关键的:油泵-主调压阀-变扭器-散热器润滑回路。从图1可以看到,油泵/调压阀和润滑油路实际上处于串联关系,按先后次序联系在一起的。这其中的任一部分出现变化,都会直接影响到其它的部分。这里我们将要深入探讨这些系统是如何相互联系在一起的,以及如何用流量计来帮助监测它们的运行,同时也更容易理解索奈克斯的阀体零件是如何修复变速箱内的液力回路使其正常工作的。

  调压阀(以下称“PR阀”)是这个油路循环中的核心部件。液力泵可以产生非常大的油压,PR阀能将油压限制或调节在变速箱中通常的50-250psi(磅/平方英寸,美制压力单位)的范围内。受调制的主油路压力的变化范围是由分别位于PR阀两端的弹簧和油路压力共同决定的。在通常情况下,PR弹簧和增压阀推动PR阀向一个方向运动,而阀另一端的平衡压力阻止或方向推动PR阀,从而使PR阀处于一个平衡调节位置。在启动时,当PR阀平衡端的油压达到一定值后,PR阀会克服弹簧(以及增压阀)的压力,朝它的平衡调节位置移动。一旦油泵产生了足够大的油路压力将PR阀推入它的平衡调节位置,PR阀会将多余的油泵容量导入泄油孔,或导回油泵的吸入端。
  受调制的主油压是可以使PR阀克服阻力将其推入平衡调节位置的、作用在PR阀平衡端的油压。实际情况始终是这样的,不论PR阀是一个与弹簧和增压阀连接的简单结构,还是一个与阀两端的多个反应和平衡区域相互作用的更复杂的结构。这里我们将PR阀在足够的压力下保持在它的平衡调节位置称为平衡位置下的PR阀,而将PR阀由于没有足够的油压而无法处于其平衡调节位置称为非平衡位置下的PR阀。
  在许多变速箱中,PR阀还有一个人们不太熟悉的功能。主油压调节阀还能控制进入变扭器的油流量:这将直接影响到变扭器的释放/充油的油压、冷却、润滑以及在某些情况下TCC锁止的作用油压。在实现各个功能时,PR阀是分主次的,它首先满足控制油路压力的功能,其次再实现控制变扭器/润滑油路的压力。虽然有些变速箱在这个方面有例外,但大多数变速箱中的变扭器进油不是由PR阀直接供给的,便是由PR阀控制的油路供给的。

  PR阀分别位于它的2个位置:平衡位置(这时变扭器进油孔打开)和非平衡位置(这时变扭器进油孔被堵上)。不论PR阀的结构如何,这个平衡位置和非平衡位置的概念适用于所有类型的控制变扭器进油的主调压阀。关键要记住PR阀处于平衡位置时(这时变扭器油路打开),PR阀两端的作用力必须大致相等。如果PR阀长时间处于非平衡位置,变扭器/润滑油路将会受阻。一旦达到临界状态,PR阀的这种非平衡位置将使变速箱严重受损停止工作。

  如果你同时观察主油压和流经冷却器的流量,你会发现当主油压下降时,流经冷却器的流量也会有一个相应的变化。这是因为主油压的下降最终会作用在PR阀的平衡油路端,阀的另外一端上的作用力于是克服降低了的平衡油压,将PR阀推向它的非平衡位置。这将限制变扭器的供给油路以及被重新导回至油泵吸入端的油量。在主油压回复以前PR阀始终处于这种状态。当主油压回复到足够大时,它会将PR阀推回其原来的平衡调节位置。如果变速箱的所有部件都处于运行良好的状态,这个PR阀的变化过程是在瞬间完成的,这也是整个系统应该运行的方式。如果PR阀停留在它的非平衡位置,问题就开始出现了。
  PR阀是首先满足主油压的,这意味着如果PR阀处于接近非平衡位置的临界状态时,变扭器和润滑油路会被堵上。实际上,它将阻塞油路,最终导致过热、TCC锁止打滑、或润滑失效等严重后果。

1 PR阀上弹簧力过大或增压阀压力过大的例子
a. RWD克莱斯勒/E4OD等,PR弹簧太紧或调整过度。
b. 4L80-E等,增压阀磨损导致的交叉渗漏,使倒档油路压力过大。
c. 变速箱处于失效保护中,EPC增压到达最大值。
d. 4L80-E,怠速太低,EPC电流太大。
2平衡压力过低的例子
a. 400/200C,PR阀孔磨损。
b. CD4E,PR阀孔磨损。
c. 4L80-E,PR端塞漏油。
d. 任何油泵磨损或太弱的变速箱,或者有严重的内部漏油的变速箱。

  大家可能已见过这些结果了:行星轮又烧了,或者变扭器周围神秘的黑环的出现,或者车辆在启动前需要等很长时间处于怠速状态。通常对于油泵来说最受考验的时候是处于高温、怠速(当转速RPM很低时)、或在倒档位时,在这些时候所需的压力较高,油泵的承载处于最高点。为了使变扭器内的锁止活塞保持脱离前罩壳的状态(即不锁止状态),需要有足够的油流量从变扭器释放/充油油路流经变扭器。如果由于油泵不能维持足够的主油压,PR阀将被推到它的非平衡位置并停留在那里,这意味着变扭器内部只有很少甚至没有油的流量,使变扭器的TCC锁止活塞拖住了前罩壳,导致怠速波动、引擎熄火、或TCC摩擦材料被表面磨光。一旦摩擦材料被磨光或过热,摩擦片将降低或失去TCC锁止的功能。

  油泵维持所需的油压和保持PR阀的平衡位置的能力也具有多个可变因素。你可能有一个很好的油泵,但在变速箱内部的其它油路中存在漏油,这会损耗油泵的容量并降低油泵产生压力的能力。另一方面,如果没有内部漏油但油泵已经磨损或很低效,也会产生相同的维持油压的问题。就象你的空气压缩机,它的维持压力的能力是与你同时运行多少空气工具相关的,如果你同时使用太多的空气工具,那你的压缩机就没有足够的空气流量(容量)来维持气压,因而气压会降到正常的范围以下。

  主油路-润滑油路的修改

  主油路-润滑油路,开孔还是不开孔,那的确是个问题。主油路到润滑油路的修改在主油压和变扭器进油回路之间直接增加了一个油道,有点绕开了PR阀,因而PR阀即使处于非平衡位置,油总会通过这个油道直接进入变扭器进油回路。那为什么原厂制造商们不将这种主油路到润滑油路的修改方案做到变速箱内呢?实际上,许多变速箱生产商的确这样做!在4L60-E中,PR阀的柱塞上的小平台就是起到了这个作用。其它变速箱则通过一个内置的节流孔或衬垫上的一个小槽口来实现这个作用。你是否能自己钻一个主油路到润滑油路的通道呢?可以的,但结果几乎都是开的孔太大,以致太多的油进入变扭器,使变扭器内部压力过大、变扭器油回流以及很多顾客的投诉。图5中显示的SONNAX的PR阀有一个内置的主油路到润滑油路的通道,并且还配有一个防止回流的单向阀,避免了车辆在熄火后变扭器油流回到油底壳。

  变扭器泵轮轴颈/油泵杯士值得特别的注意。过大的变扭器杯士间隙会导致油泵异响、磨损和油泵效率降低。除了能在变扭器的一端支撑它的重量以及帮助油泵内部齿轮定位在中心,这个轴颈/油泵杯士还能帮助避免变扭器油经前油封的回流孔处泄漏。这种泄漏是AXODE,AX4N和克莱斯勒变速箱常见的问题。从这个轴颈/油泵杯士泄漏过多的变扭器油会导致前油封漏油,产生一个变扭器油压泄漏的直接通道。这会降低变扭器/润滑油路的油压,在有些情况下,还会降低TCC锁止作用的油压。

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