一辆该车搭载了5.7 L V8发动机,同时匹配日本爱信公司早期生产的型号为A340F (30-40LE)四轮驱动型4挡变速器的2002年进口美规版丰田红杉运动型多功能车。据用户描述:该车近期耗油量剧增,且明显感觉发动机噪声大,要达到较高车速必须依靠高发动机转速才能实现。
检查分析:首先连接故障诊断仪进行电控系统检测:结果发动机与自动变速器电控系统故障存储器中均没有故障码记录。通过实际道路试验发现,该变速器在升挡期间仅完成2次升挡过程。也就是说,没有升到超速4挡,变速器根本就没有4挡的动力传递过程。虽然在试车时,通过数据流确实检测到变速器控制单元已经发出了4挡指令(A和B2个换挡电磁阀的状态),且故障诊断仪也已经显示换到了4挡,但实际上变速器并没有真正执行4挡(发动机转速与实际车速严重不成比例)。
该变速器换挡杆在转向柱上,有P、R、 N、D、2和L共6个挡位。其中,换挡杆“2”位置应该是1、2两个低速挡和3挡直接挡。因此在试车时,当通过提高发动机转速将车速提升至80~100 km/h时,恒定加速踏板位置,将换挡杆由“D”挡位换至“2”挡位,此时观察发动机转速是否有上升变化,以及车辆是否有发动机制动效果(如有变化,说明变速器完成的是4-3挡的降挡过程)。随后,再将换挡杆由“2”挡位推至“D”挡位,观察发动机转速是否有跌落现象(有跌落现象说明有4挡)。
如此反复拉推换挡杆,发动机转速及车速并没有明显变化,说明故障就是自动变速器没有超速4挡。由于变速器控制单元发出了4挡指令,那么故障一定来自变速器内部的执行部分。
由于1、2和3挡都正常存在,说明问题不在换挡电磁阀身上,因为一个换挡电磁阀故障会影响到2个挡位,所以不必考虑电磁阀。因此对于传统辛普森式4挡变速器来说,造成变速器没有超速4挡的原因有:3-4挡换挡阀被关闭(卡滞)、4挡油路堵塞以及4挡元件不参与或超速行星排不能分离等。不管问题出现在哪儿,大体上就应该存在2种可能:阀体或变速器内部故障。
按照先简后难的检修步骤,先检查阀体中的3-4挡换挡阀是否存在卡滞。当拆下油底壳后发现,其内部的磁铁上吸附大量的铁屑(图1)。看来简单地拆解检查阀体是不够了,只能解体变速器。
解体变速器后很快就发现了问题所在,原来是超速行星排整个卡死不能分离。从损坏程度上看,并不是因润滑不良烧损的,而是先有一个平面滚针轴承的滚针掉下来,使行星排损坏并卡死(图2),太阳轮、齿圈及行星齿轮都有掉齿损坏现象。也就是说,这个超速行星排在所有挡位始终传递的是1:1的传动比。
正常情况1、 2、 3和R挡时,超速行星排确实是1:1传动状态(靠C0离合器将太阳轮和行星架连在一起),变速器传动比的变化是靠后面的辛普森行星排来实现的。而进入超速4挡后,超速行星排是分开的,即太阳轮被超速挡制动器B0锁死,行星架输入齿圈则超速输出(行星齿轮传递原理),后面的辛普森行星排则保持1:1传动状态(图3)。由于超速行星排不能分离,因此不会影响1、2、3和R挡,只会影响到超速4挡。
由此看来,该变速器的故障就是由于超速行星排卡死不能分离而导致超速4挡失效的,超速挡制动器B0由于不能有效抱死太阳轮也烧损了。维修人员更换所有损坏部件并清洗冷却控制系统及液压系统,同时维修变矩器装车后试车,超速4挡一切正常,故障得以排除。
交车后没几天,用户反映变速器运行很正常,但发动机故障指示灯会时不时点亮。故障灯点亮后,并不影响变速器和发动机的正常工作。
该车再次返厂,维修人员利用故障诊断仪进行检测,在变速器控制单元读出一个“P0770----换挡电磁阀E线路不良”的故障代码(图4)。维修人员以为是变速器插接器接触不良导致,但通过检查和测量,线路及电磁阀一切正常。查找相关资料发现,该变速器并没有“E”电磁阀,只有2个换挡电磁阀A和B、1个变矩器锁止离合器控制电磁阀(TCC)电磁阀和1个主油压电磁阀(EPC)。与同行交流,有人判断该故障码应该是一个假码,无需理会;有人说可能阀体存在故障。但后来替换阀体后,发动机故障灯还时不时点亮,同时该故障码再次出现,这说明故障不在阀体方面。