任务一　认知电控液力自动变速器

任务导入

一位购买丰田COLLORA（卡罗拉）自动挡的新车主，电询4S店售后人员，反映车辆上陡坡时动力不足，车速很慢，咨询车辆是否出现了问题？是否选挡手柄的位置不当？听朋友说要挂在低速挡时才行，那么究竟在什么时候才使用低速挡呢？能否在高速行驶中从D位直接拨到1位呢？倘若你是该店售后服务人员，应该怎样正确答复客户的询问呢？

本任务的学习宜在整车实训室或汽车底盘电控实训室利用整车或自动变速器总成台架完成。具体包括：了解自动变速器的类型、特点；快速辨识车辆是否装备自动变速器且能识别该自动变速器的类型；知道正确操纵装备自动变速器车辆的方法；掌握电控液力自动变速器的基本工作原理等。最后完成任务工单。

相关知识

自动变速器的普遍采用，使汽车驾驶变得舒适方便，操作简单、省力，有利于行车安全和机件使用寿命的提高。现在95％以上的中高级轿车均采用了电控自动变速器，对普通家用轿车也在迅速普及。这就使得学习掌握自动变速器的相关知识和技能日显迫切；否则，容易由于盲目拆卸或维护不当而引发各种故障，甚至导致自动变速器报废。

一、电控液力自动变速器的概念

自动变速器是指在汽车行驶过程中，驾驶人无须操纵选挡手柄，仅通过踩踏加速踏板即可自动变换挡位进而改变车速的变速器，简称AT（Automatic Transmission，注：AT现在也专指采用电子控制液力传动类型的自动变速器，以区别于AMT、CVT、DSG等不同类型。）目前的自动变速器全都是由ECU依据设计好的换挡规律或换挡策略来控制自动换挡过程的，因此自动变速器又可简称EAT、ECT、ECAT等（缩略语中的字母E、C分别对应于英文Electronic和Control。）

二、电控液力自动变速器的组成

尽管自动变速器的厂牌型号很多，外部形状各异，内部结构也不尽相同，但它们的组成却基本相同。电控液力自动变速器通常都是由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行机构、液压控制系统和电子控制系统五部分组成的。自动变速器结构图如图2-1-1所示。

1.液力变矩器

液力变矩器位于自动变速器的最前端，与飞轮固定连接，其作用相当于手动挡汽车中的离合器。它可利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动、无级地改变传动比和转矩比，具有一定的减速增扭功能。

2.齿轮变速机构

齿轮变速机构用于构成不同的传动比，进而组成不同的挡位。目前绝大多数的电控液力自动变速器都采用行星齿轮机构进行变速，但也有少数车型采用定轴轮系进行变速（如本田车系）。

3.换挡执行机构

换挡执行机构由若干多片湿式离合器、制动器（也有带式的）和单向离合器组成。通过其中不同类型和数量的组合，用以改变行星轮系中主动元件的角色（太阳轮、齿圈、行星架中的一个）和限制某个元件的运动（固定或是与其他运动件联动），进而使得动力传递的方向和速比发生改变。

4.液压控制系统

液压控制系统主要由油压提供和限制部分、油压调节部分、联动控制部分、换挡控制部分、变矩器锁止控制部分及其他部分组成。组成中的各种控制阀和油路通常设置在一个板块内，称为阀体总成。

5.电子控制系统

电子控制系统由输入装置、ECU、执行器三大部分组成。输入装置主要包括各种传感器和部分控制开关；ECU根据各传感器和控制开关的信号和设定的控制程序，通过运算、分析，向相应的执行器输出控制信号，实现对自动变速器的控制。

三、自动变速器的特点

1.优点

（1）操作简单省力。采用自动变速器的车辆取消了离合器踏板，只剩加速踏板和制动踏板；省去了手动换挡时离合器踏板与加速踏板、选挡手柄三者间的配合操作，极大地简化了换挡动作，降低了驾驶人的劳动强度。

（2）行车安全可靠。由于操作的简化，使驾驶人的注意力从频繁地换挡操作中解放出来，有利于更加集中精力观察道路交通情况，把控行车方向，极大地提高了行车安全。统计显示，在公共汽车采用自动变速器后，交通事故可减少1/3。

（3）驾乘平顺舒适。自动变速器能把发动机的转速控制在一定范围内，避免了发动机转速忽高忽低地急剧变化，有利于减轻发动机的振动和噪声；并可通过其专门的控制系统，得到平稳的换挡过程，减轻驾驶人操作不良所带来的驾乘不适感觉；另外，液力传动可吸收和减弱换挡过程中的冲击。

（4）机件寿命延长。因为采用液力元件，可以消除或减弱动力传动装置中的动载荷；且由于自动换挡避免了粗暴换挡操作所产生的冲击，所以装备自动变速器的车辆，其传动装置零件的使用寿命较长；加上动力控制系统的作用，使发动机的使用寿命也得到了相应的提高。

（5）改善动力性能。由于液力变矩器性能及可连续自动换挡，车辆起步加速性能得以提高自动换挡过程中传动系统可不中断功率传递，并有减少换挡冲击的设计措施（减油压、蓄能器减扭矩等），加之换挡时刻与发动机功率的合理匹配，所有这些使得车辆平均速度有所提高，加速性能良好。

（6）通过性能提高。由于自动变速器绝大多数都是采用液力传动，再加上自动控制换挡，使得车辆的通过性能也得到了显著改善，能以较高的平均车速通过雪地和松软路面。

（7）降低空气污染。在手动变速器中，由于换挡过程中常伴有燃油供给量的急剧变化，发动机转速的变化较大，导致燃烧过程变差，使得发动机排气中的有害成分增加，加剧了对空气的污染。使用自动变速器，由于液力传动和自动换挡技术，能把发动机的工作限制在污染较小的转速范围内，进而减少排气中有害物的数量，有利于大气环境的保护。

2.缺点

（1）结构复杂，制造精度要求高，质量大，因而造成其成本较高，研制费用较大。通常装备自动变速器的小轿车，较其相应的手动挡轿车价格高出10％左右。

（2）传动效率降低，燃油消耗增加，这主要由液力传动导致。通常，液力传动效率最高可达6％～90％，比机械传动效率低8％～12％，故通常燃料消耗较手动变速器略高。尽管许多教材和资料中都说到因结构改进和控制策略的优化，可使其燃料消耗较手动挡轿车更少，但目前的实际情况证明这只是一种理论上的设想。

（3）自动变速器由于结构复杂，故在使用维修、故障分析和处理等方面，要求必须有较高的技术水平。

四、自动变速器的类型

不同车型装备的自动变速器在形式和结构上往往差异甚大，常见的分类方法和类型如下。

1.按变速方式分类

汽车自动变速器按变速方式的不同，可分为有级变速器和无级变速器两类。

有级变速器是具有几个固定传动比的变速器（通常是有3～6个前进挡和1个倒挡）。无级变速器是能使传动比在一定范围内连续变化的变速器，无级变速器目前在汽车上日渐普及。

2.按汽车驱动方式分类

按汽车驱动方式的不同，自动变速器可分为后驱自动变速器和前驱自动变速器两类。它们在结构和布置上有很大的差别。

后驱自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，轴向尺寸较大，在小型客车上布置比较困难。其阀体总成通常布置在变速器下方的油底壳内，如图2-1-1所示。

前驱自动变速器在壳体内还装有差速器。其中，发动机纵向布置所配用的前驱自动变速器的结构和布置与后驱自动变速器基本相同，只是在后端增加了差速器。横置发动机前驱自动变速器限于汽车横向尺寸，要求必须有较小的轴向尺寸，因此常将输入轴和输出轴设计成平行排列方式；变矩器输入、输出轴和变速器输入轴在同一轴线上，布置在上方，变速器输出轴布置在下方，如图2-1-2所示。这样就使变速器的轴向尺寸减小，高度增加，因而常将阀体总成布置在变速器的侧面或上方，确保汽车有足够的最小离地间隙。

3.按前进挡位数分类

目前，自动变速器按前进挡位数的不同，可分为4～6个挡位，甚至于有些车型还装备有7～9个前进挡。现在轿车装备的自动变速器几乎都是4个（已显落后）或4个以上前进挡，均设有超速挡。挡位数的增多，必然使得自动变速器的构造更加复杂，但是对于车辆燃油经济性的提高却大有益处。

4.按齿轮机构的类型分类

按齿轮机构的类型不同，自动变速器分为普通（定轴）齿轮式和行星齿轮式两类。定轴齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数车型使用，如本田Accord轿车；行星齿轮式自动变速器因结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车所采用。

5.按变矩器的类型分类

现代轿车自动变速器大多采用结构简单的单级三元件综合式液力变矩器，内部均设有锁止离合器。这样，当汽车达到一定车速时，控制系统使锁止离合器接合，将液力变矩器输入部分和输出部分连成一体，发动机动力不再借助于液力传动而是以机械传递方式直接传入齿轮变速器，提高了传动效率，降低了燃油消耗，使得车辆燃油经济性得以改善。

6.按控制方式分类

液力自动变速器按控制方式不同，可分为全液力控制自动变速器（简称液力自动变速器）和电子控制液力自动变速器（简称电控液力自动变速器）两类。前者，现已几乎淘汰。

现代汽车普遍采用的电控液力自动变速器，是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。节气门开度和车速参数分别由节气门位置传感器和车速传感器提供，替代了液力自动变速器中的节气门阀和速控阀，简化了液压系统，提高了响应速度；并增设了油路控制电磁阀。

电控系统中的传感器和开关感测汽车和发动机的运行状态和驾驶人的驾驶意图，并将其所检测到的信息转换成电信号输入到电控单元ECU。ECU经过计算、比较处理后，根据设计的换挡程序（或称控制策略），确定并输出换挡指令信号，通过电磁阀的开闭，实施油压的增加和泄放，完成对换挡阀的控制；使其打开或关闭通往相应换挡离合器和制动器的油路，最终实现换挡时刻和挡位的变换，达到自动变速的目的。其工作原理如图2-1-3所示。

五、自动变速器的使用

不同类型的自动变速器挡位大同小异，使用方法相差无几。选挡手柄一般有3～7个位置。如欧美部分车选挡手柄位置为P、R、N、D、S、L或P、R、N、D、3、2、1；本田车系选挡手柄位置为P、R、N、D4、D3、2、1；丰田车系选挡手柄位置为P、R、N、D、2、L；日产车系选挡手柄位置为P、R、N、D、2、1等。选挡手柄如图2-1-4所示。

挡位指示器可以设置在选挡手柄旁，也可以设置在仪表板上，如图2-1-4所示。

自动变速器选挡手柄各位置名称与功能见表2-1-1。

有的手/自一体变速器上还有M（Manual）位，表示此位置可以手动控制：M+表示手动升挡，M-表示手动降挡。

任务实施

一、实施环境

（1）汽车底盘电控实训室或汽车整车实训室。

（2）装备有自动变速器的轿车（如世嘉、标致307、科鲁兹、英朗、君威等）或汽车自动变速器台架（如MAXA、AF13、4T60E、AL4等）、举升机、工具车（配有拆装工具）、工作台。

（3）相应的车辆维修手册或自动变速器台架资料。

二、实施步骤

分小组完成如下操作：

（1）对照本组指配的整车或台架查看自动变速器构造特征，弄清其具体组成和工作原理。

（2）分组操作，领会自动变速操纵杆的换挡方法。

（3）完成任务工单。

三、任务工单

拓展知识

一、使用自动变速器的常见错误

（1）自动变速器车辆长时间停车时，变速杆仍滞留在D位。

在等待通过信号灯或堵车时，有些驾驶人喜欢将变速杆保持在D位，同时踩下制动踏板，若时间很短，这样做是允许的。但若时间较长时最好换入N位，并拉紧驻车制动杆。

（2）自动变速器车辆高速行驶或下坡时，把变速杆置于N位滑行。

当下长坡确需滑行时，可将变速杆还保持在D位，也可以滑行，但不可使发动机熄火（因下长坡滑行将发动机熄火会减少车轮制动助力）。另外，会因发动机转速处于怠速，造成油泵供油量过小，会导致换挡执行元件油压不足而打滑且润滑散热效果下降，进而烧毁换挡执行元件。

（3）自动变速器在P位或N位以外的挡位启动车辆。

装备自动变速器的车辆被设计为只能在P位或N位才能将发动机启动，以避免在其他挡位启动时，使车辆立刻出现向前或向后的窜动而发生意外。因此，启动发动机时一定确定变速杆处于P位或是N位。

（4）装备自动变速器或三元催化转换器的汽车通过外力推拉车辆来启动发动机。

搭载自动变速器或三元催化转换器的汽车因在发动机熄火状态下，在任何挡位是不能将车轮滚动力矩反向传递给发动机的，而采用人推或其他车辆拖动的方法启动，这种做法是错误的。这样非但不能将外加动力施加到发动机上，反而会损坏三元催化转换器。

（5）装备自动变速器的车辆在坡道停车时不使用驻车制动。

装备自动变速器的汽车在坡道上停车时，有些驾驶人只是将变速杆置于P位，而不使用驻车制动，这种操作容易引发交通事故。虽然装备自动变速器的汽车在P位设有停车锁止机构，一般是很少失效的，但一旦失效就会造成意外事故。因此，在坡道上停车时，还是应该同时使用驻车制动器。

（6）自动变速器汽车在D位可以起步，一直踩加速踏板就可以换到高速挡。

正确的换挡操作应是“松加速踏板提前升挡，急踩加速踏板提前降挡”。也就是说，在D位起步后，若要快速升挡，可以采用“踩—放—踩—放”这种循环操作方式。但要注意，不能将加速踏板踩到底；否则，会强制挂入低速挡，长期如此有可能造成自动变速器的损坏。

总之，自动变速器汽车相对于手动变速器汽车而言，省去了离合器踏板，不必频繁地实施复杂的换挡操作，使驾驶汽车变得简单、轻松。但倘若操作不当，也会人为增加自动变速器的故障发生频率，降低其使用寿命，增加维修保养费用。正确使用自动变速器，不仅可以避免或减少交通事故的发生，还会降低车辆使用油耗，减少排放污染。

二、自动变速器型号的认知

一种变速器可能被用在多个公司不同款式的汽车上，而同种车型也可能装用不同型号的变速器。如果对自动变速器的型号不了解，在维修中就会对故障分析、资料查找及零配件采购等造成障碍。通过自动变速器的型号可以了解其基本配置，其型号通常在油尺、油底壳或变速器壳某一特定位置上可以找到。

以下先介绍典型自动变速器型号的含义，然后对目前常见自动变速器的主要识别方法进行简要介绍。

1.自动变速器型号的内容

自动变速器的型号中，主要包含以下内容：

（1）变速器性质：指的是自动变速器还是手动变速器。一般用A表示自动变速器，M表示手动变速器。

（2）生产公司：有的自动变速器型号前会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。

（3）驱动方式：指车辆是前轮驱动还是后轮驱动。一般用F表示前轮驱动，R表示后轮驱动。

（4）前进挡位数：一般用数字表示。

（5）控制方式：指自动变速器是电控、液控还是电液控制。一般用E表示电控，H表示液控，EH表示电液控制。

（6）生产、改进序号：指自动变速器是基本型还是改进型。

（7）额定输出转矩：指自动变速器能够输出的最大转矩。

2.自动变速器型号含义举例

下面将几个主要公司的自动变速器介绍如下：

1）采埃孚（ZF）公司自动变速器

全名ZF Friedrichshafen AG，与日本的爱信（Aisin AW）、捷特科（Jatco）并称为世界三大自动变速器厂商。只要是汽车自动变速器标识为“××HP-××”的均为ZF公司产品。

例如：宝马ZF5HP-19-EH。ZF：ZF公司；5：前进挡位数；H：液控类型；P：行星轮系；19：变速器额定转矩19N·m；（E：电控类型变速器）；EH：电液控制类型变速器。

又如，ZF-6HP-22、8HP-30/45/70/90、9HP-28/48等。目前，ZF已推出10HP。

2）通用（GM）公司自动变速器

该公司自动变速器的型号主要有：4T60E、4L60E、5L40/45E、6L45E等。第一位阿拉伯数字表示前进挡的位数，“4”表示有四个前进挡。第二位字母表示驱动方式：“T”表示自动变速器横置（前轮驱动）；“L”表示纵向安装（后轮驱动、四轮驱动）。第三、四位阿拉伯数字表示自动变速器的产品系列。第五位字母表示控制类型，“E”表示电子控制。

3）丰田公司自动变速器

丰田公司自动变速器大部分为爱信公司生产的，型号分为A系列和U系列

早期的丰田自动变速器型号的形式以A43D这种型号中含有两个数字为代表，这种形式的自动变速器主要有A40、A40D、A42DL、A45DF、A55、A55F等。其中，A表示自动变速器；4表示驱动方式，其中1、2、5表示前轮驱动，3、4、6、7表示后轮驱动；3表示生产序号，0是基本型，1是第一次改进型，3是第三次改进型；D表示前进挡位数，D表示具有超速挡，即4挡自动变速器，若无D则表示为3挡自动变速器；E表示电控自动变速器，同时具有锁止离合器，若无E则表示液控自动变速器；L表示具有锁止离合器；F表示四轮驱动自动变速器。

目前的丰田自动变速器型号以A340E这种型号中含有三个数字为代表，这种形式的自动变速器主要有A340E、A340H、A341E、A340F、A341F、A140E、A141E、A240E、A241E、A245E、A540E、A540H、A541E、A650E等，其中，左起第一个字母A仍表示自动变速器；左起第一位阿拉伯数字以及后附字母的含义同上；左起第二位阿拉伯数字表示该自动变速器前进挡位数；左起第三位阿拉伯数字表示生产序号。还需说明，上述各型自动变速器中，A340H、A340F、A540H的后面均省略了字母E。

丰田公司近年来升级版本的自动变速器型号有A750E、A760/761E、A960和AA80E等。U系列的有U151、U241、U250、U340/341E、U540、U660、U760/761E等型号。这里的U表示超级智能自动变速器，且均为前轮驱动。

特别说明：在当今的六速自动变速器市场上，爱信公司产品占有很大的市场份额，其中，国内最常见的就是爱信的TF-60SN，大众将它安装于多种车型中，将它称为09G、09M以及09K。而用于奥迪、途锐及保时捷卡宴的09D也是爱信的六速后驱自动变速器，爱信的名称为TR-6SN。此外，还有爱信的TF-80SC，整车厂称为AF40；在欧系车中，如VOLOV、SAAB、OPEL、RANGE ROVRE、PEUGEOT等车型使用广泛，而国内上海通用公司新近生产的新款君威2.0T用的也是这款AF40爱信六速自动变速器。而爱信的TF-81SC变速器被福特称为AWF21，被用于新款福特蒙迪欧等车型上。这些爱信六速自动变速器将在今后几年的维修市场中日益常见，尤其是大众09G，此变速器已被用来完全取代早先的大众01M和01N这两种四速变速器，正用于各种国产的大众车型中，如大众途安、POLO、新宝来、朗逸、速腾、迈腾、斯柯达等，其今后维修保养量之大可想而知。然而爱信公司对于维修市场采取了一贯的技术资料和零配件的封锁，维修人员除了一些基础的整车厂培训资料外，缺乏深入的技术资料以及需要更换的零配件，维修市场除了能出高价更换变速器总成或者小总成外，想要以低成本来维修这些爱信六速自动变速器似乎困难重重。

4）奔驰公司自动变速器

奔驰公司自动变速器型号形式为722.×，如722.4（四个前进挡）、722.5、722.6（五个前进挡）、722.7（5挡平行轴式）、722.9（七个前进挡，两个倒挡）等。以722.6为例，进一步介绍。其中，722表示轿车用自动变速器；6表示自动变速器型号。

5）大众公司自动变速器

大众公司自动变速器型号分为两大系列，即09系列和01系列。

09系列有096、097、098、099、09G、09E、09L、09D（09G系列由日本爱信公司生产）等。

01系列有01M、01N、001、01V（是大众服务号，实为ZF公司生产的ZF-5HP-19）和01J（无级系列）。

DCT/DSG双离合器直接换挡系列有02E（为6挡湿式离合器）、OAM（为7挡干式离合器）、0B5（为7挡湿式离合器）。