一辆行驶里程约160000km的丰田锐志轿车。车主反映:该车起步后缓慢加速至40~60km/h 时,车身严重振动发抖,振幅大,频率高,感觉车身上下左右摇晃,甚至导致仪表台发响,放在中央水杯盒内的空瓶能跳起来。
接车后:进行试车,故障多次在相同的车速(41km/h)下出现。接着测试了数据流,振动均在40~60km/h 这一车速范围内出现,超出这一车速范围故障不会出现。经分析,推测故障原因可能在以下 3 方面,一是动平衡不良导致共振,二是发动机动力间歇性不足,三是自动变速器有故障,应逐一进行排查。
1)动平衡不良
①车轮的动平衡:车轮是由轮胎、轮毂组成的一个整体,但更换轮胎、轮毂或修补轮胎、车轮受过大的冲击等,可能会使这个整体各部分的质量分布不均匀。根据机械运动的原理,凡高速旋转的轮子,若通过轮子重心的主惯性轴线与旋转轴线不重合,就会产生不平衡的离心力。
轿车的车轮每秒钟旋转十几圈以上,即使有极小的偏心矩,也会引起很大的不平衡力,从而导致车轮在某个频率上振动。如果是转向轮振动,会导致方向盘抖动,甚至将振动传至整个车身。该车方向盘上的振动不明显,并且振动不是在高速时出现;轮毂等没有受过冲击及损坏,平衡块也没有脱落,所以车轮的动平衡没有问题。
②传动轴和半轴的动平衡:该车为后轮驱动的车辆,有可能因传动轴变形而导致出现振动。用举升机举起车辆,检查传动轴,没有发现撞击痕迹或弯曲现象,连接处的法兰盘橡胶都完好,没有位移;检查半轴,也没有发现异常状况。整个传动机构正常,说明传动轴、半轴的动平衡没有问题。
2)发动机动力不足
发动机动力不足的原因有:油路、电路故障,油路不畅或进气受阻,造成混合气过稀或过浓;气缸压力不足,气缸垫烧蚀、不密封,气门座圈烧蚀、不密封或脱落,气门弹簧过软,活塞环咬死或对口,活塞与气缸间隙过大;配气相位失常;少数气缸不工作;发动机温度过高,水泵、节温器工作不良,风扇皮带打滑,冷却系统水垢过多等。
针对故障现象对发动机进行如下检查:用缸压表测量各气缸压力,都在 1.13MPa 左右,属于正常缸压范围,且发动机没有异常噪音和振动;拆卸节气门和喷油嘴,发现节气门和喷油器均有点脏,清洗后装车,经试车故障依旧;检查节气门,工作正常,说明电路没有问题;检查燃油压力为0.31MPa (车辆振动时油压没有变化),说明油路也正常;用 IT2 解码器查看各传感器数据流,车辆振动时各传感器数据均正常;最后,在同款车上拆下 同 样 的 发 动 机ECU,装上后进行初始化,故障仍没有排除,说明故障不在发动机。
如果发动机支承胶垫损坏,可能会引起车身振动。拆下发动机支承胶垫检查,发现左侧的支承胶垫已经损坏,连接明显松动。同时更换左右2 个支承胶垫,经过试车,故障还是没有排除。
3)自动变速器故障
①换档冲击:换档冲击多是由变速器内部阀体卡滞或油压过高引起的,其原因可能是蓄压器活塞卡住,单向阀钢球漏装,换档执行元件工作不良,制动器或离合器接合过快,换档阀轻微卡滞等。该车只是在某一车速下才出现抖动,且是持续性抖动,所以应该不是换档冲击造成的。
②锁止离合器故障:液力变矩器的传动损失高达发动机能量的 10%,这种能量损失是以热的形式散发掉的,能量损失的原因是液力变矩器的传动损失或泵轮与涡轮之间的转速差。为了避免这种传动损失,大多数自动变速器都采用了锁止离合器,以实现汽车在某些工况下发动机与变速器的直接机械传动。采用锁止离合器的液力变矩器可以改善汽车的燃油经济性,降低变速器工作油液的温度。锁止离合器的工作原理如图 1 所示。
锁止离合器的工作条件为:冷却液温度不得低于设定温度;停车/空档开关必须指示变速器处于行驶档位;制动开关必须指示没有进行制动;车速必须高于设定车速;节气门开度传感器信号必须高于最低电压(即表示节气门处于开启状态)。
车速 40~60km/h 是锁止离合器的工作区间,若锁止离合器反复锁止,有可能导致发动机、变速器振动,从而造成车身发抖的现象,于是怀疑液力变矩器内的锁止离合器有故障。
导致锁止离合器故障的原因一是电磁阀工作不良,二是机械故障。用丰田智能诊断电脑IT2 对电磁阀进行主动测试,能听到电磁阀动作的声音,说明电磁阀工作正常,故障不在油路。由于不能直接接触到变矩器内的锁止离合器,所以更换同一型号的变矩器进行试验,装车后变速器工作正常,到锁止车速阶段没有出现车身发抖的现象,一切状况良好,故障排除。最终确认,是变矩器内的锁止离合器机械故障导致车身发抖。
维修心得:通过对此例故障的检测维修,笔者获得了很多经验,现总结出来与大家分享。
①数据流对诊断故障非常重要,因此应首先分析数据流,而不要盲目地依据以往的经验去维修。在诊断车身发抖故障时,总是先考虑底盘和发动机,而把对自动变速器的检查放到最后是不科学的。应该对发动机和变速器一起进行数据流检查,因为动力传动系统是造成振动的重要源头。
②通过对 IT2 数据流的分析,得出振动时发动机的转速没有明显的波动,各传感器的数据也正常,此时就可以排除发动机功率不足对该故障的影响,从而没有必要较早地对发动机系统进行检查,这项检查会浪费大量的维修时间。
③排除故障应按照由简单到复杂的顺序进行,更换变矩器是最后的考虑,也是工作量最大的作业。对于此故障来说,要熟悉锁止离合器的工作原理和工作条件,否则可能不会考虑到锁止离合器的问题。此外,有时可能需要清洗阀体并更换自动变速器油后再进行测试。