丰田皇冠A340E自动变速器经典案例分析及维修方法研究文档格式.docx
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5.3故障诊断实例三29
5.4故障诊断实例四30
5.5故障诊断实例五32
5.6故障诊断实例六33
6维修装配注意事项及维修方法总结
34
6.1维修装配注意事项
6.2维修方法总结34
7结论与建议35
7.1本文主要研究内容总结35
7.2进一步研究的建议36
参考文献37
1绪论
1.1自动变数器发展历程
自动变速器自从1939年由美国通用汽车公司首先在奥兹莫比尔（Oldsmobile）轿车上应用以来（这种变速器被认为是现代自动变速器的雏形），发展速度很快，自动变速器正朝着省油、降低排放污染、操纵方便、行驶舒适等方向发展。
机械变速器传动效率高、工作可靠、结构简单，但因其动载荷大，易使零件过早地磨损。
特别是在外界条件比较复杂的情况下，频繁地操纵离合器、变速杆和油门，增加了司机的负担，不利于安全行车，而且在上坡或停车起步时，稍有不慎发动机就会熄火。
近几十年来自动变速器得到空前的发展，装用的车辆已越来越多，特别是高级轿车几乎全部装用电控自动变速器。
从发展趋势上来看，自动变速器大多采用液力传动与机械变速器组合，控制方式上，由手动-半自动-全自动-电子操纵控制系统，并向智能化方向发展。
1.2自动变速器的应用现状
1.2.1液力自动变速器（AT）
液力自动变速器，或称液力机械自动变速器（HMT）发展的时间比较长，技术比较成熟，已经广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆和商用车辆上。
AT是一种利用汽车行驶速度和加速踏板踏入量之间的关系决定传动比，通过油压控制机构进行自动控制的变速器，对外负荷有良好的自动调节和适应性，使车辆起步平稳，加速均匀；
其减振作用降低了传动系的动载和扭振，延长了传动系的使用寿命，提高了乘坐舒适性、行驶安全性。
常用的液力自动变速器一般由液力偶合器或变矩器、液压操纵系统和行星齿轮传动系统组成。
液力偶合器利用液体流动，把发动机的动力传递给齿轮传动系统；
行星齿轮传动系统可以利用自身的传动特点，改变发动机的转速和转矩，起着换挡的作用；
液压操纵系统可以根据汽车行驶的实际需要操纵行星齿轮系统，使其加挡、减挡或倒车，从而改变汽车的行驶速度和方向。
1.2.2电控机械式自动变速器（AMT）
随着汽车电子技术的发展，作为一种新型的自动变速器，电控自动变速器（AMT）应运而生。
最初开发只是为了方便操纵而应用于赛车上，后来，由于AMT的性能出众，1997年实现技术认可后才被应用于一些高挡车型上，如奔驰、雷诺等，其主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统和电控系统四大部分组成。
与AT相比，AMT具有明显的优势，其既有液力自动变速器自动变速的优点，又有手动变速器传动效率高、成本低、结构简单、易制造的优点；
采用电子控制，通过选择适合行驶状态的最佳传动比，可以提高汽车的动力性，提高乘坐的舒适性，并与发动机控制相结合，相应提高燃油的经济性。
目前，AMT的技术亦基本成熟。
哈尔滨埃姆特汽车电子有限公司开发研制的AMT技术，产品质量已接近产业化水平；
南京依维柯轻型客车系列采用AMT技术已取得成功；
AMT在国际上也有研究，并在重型车上有一定数量的应用。
AMT技术势必将在国产汽车制造业产生革命性的影响。
1.2.3双离合器式自动变速器（DCT）
双离合器式自动变速器（DCT）既继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等优点，又实现了换挡过程的动力换挡，即在换挡过程中不中断动力。
双离合器变速箱具有液力自动变速箱和无级自动变速箱的便利性和舒适性，与手动变速箱相比，又是第一个可节省燃油高达10%，同时又有更高性能的自动变速箱。
目前，应用在轿车上的5速和6速的DCT产品，能够传递最大扭矩在300N.m左右。
针对不同的车型，DCT传递扭矩的饿范围还有很大的变化空间，这方面明显优于CVT。
此外，与普通6速自动变速器AT相比，DCT的油耗要节省15%。
另外，它消除了手动变速器在换挡时的扭矩中断感，使驾驶更灵敏，同时充满乐趣。
在未来3-5年内，DCT的需求与增长将超过传统的AT、AMT和MT，从成本的角度分析，与CVT和AT、AMT相比，DCT具有很大的价格优势，将成为变速器系统发展的主流。
无论国际还是国内，DCT的前景都普遍看好，国内企业已经假如了DCT自主研发的行列，科技部已经将轿车DCT技术开发项目列为“十一五”863计划现代交通科技领域“汽车开发先进技术”重大项目，分别由浙江吉利控股集团有限公司、杭州前进齿轮箱集团有限公司和重庆青山工业有限公司承担。
上汽与博格华纳合作的荣威DCT项目正在进行中，预计新产品将在2010年前后面世。
此外，一汽、江淮等企业也准备研究DCT技术。
1.2.4无级变速器（CVT）
无级变速器（CVT）在操纵方便性方面与液力自动变速器（AT）不相上下，而其传动效率却远高于液力自动变速器，更主要的是它能充分发挥发动机动力，提高燃油经济性。
人们很早就意识到CVT是方便驾驶、提高车辆燃油经济性的理想装置，在20世纪70年代中后期CVT研制成功，并于1982年投放市场。
1987年，福特公司在世界上首次将装有CVT的轿车引入市场。
CVT主要是由组合式V形钢带和一组V型槽轮构成的传动系统，V型槽轮的轴向变化带来钢带在轮上的径向变化，形成了可变化的传动比（一般最大范围可达5:
1）。
CVT的突出优点是工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放，具有较高的传送效率，功率损失少，经济性高。
此项技术的主要难度在于钢带和V型槽轮的设计、制作，而且V形钢带很容易损坏，无法承受较大的载荷。
目前我国CVT已进入使用阶段，据报道，一汽大众生产的大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的带式无级变速器CVT，能传动功率为142KW.，扭矩为280Nm，已能达到轿车实用的要求。
理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无挡比的切换变速比，使变速器始终按最佳换挡规律自动变速，无级化是对自动变速器的理想追求·
随着汽车技术的进步，人们已经越来越不满足于液力自动变速器，希望能彻底改进无级变速器，实现汽车无级变速的重大飞跃。
2自动变速器的基本组成及工作原理
2.1手动变速器与自动变速器的异同
手动变速器传动效率高、工作可靠、结构简单，但因其动载荷大，易使零件过早地磨损。
从发展趋势上来看，自动变速器大多采用液力传动与机械变速器组合，控制方式上，由手动一半自动一全自动一电子操纵控制系统，并向智能化方向发展。
自动变速器与机械变速器相比，具有以下几个明显的优点：
（1）使驾驶操作简便省力，提高了行车的安全性。
（2）提高了发动机和传动系的寿命，因采用液力传动，发动机和传动系是弹性连接，能缓和冲击，有利于延长相关零件的寿命。
（3）能自动适应行驶阻力的变化，在一定范围内实现自动换挡，提高了汽车的动力性和经济性。
（4）提高了乘车的舒适性。
（5）可避免因外界负荷突增而造成过载和发动机熄火现象并且可以降低排放污染。
2.2自动变速器的基本组成及工作原理
2.2.1基本组成
液力自动变速器主要由液力变矩器、机械变速器、液压控制系统、冷却滤油装置等组成。
电控液力自动变速器除上述四部分外还有电子控制系统。
1）液力变矩器
液力变矩器是一个通过自动变速器油（ATF）传递动力的装置，其主要功用是：
①在一定范围内自动、连续地改变转矩比，以适应不同行驶阻力的要求。
②具有自动离合器的功用。
在发动机不熄火、自动变速器位于动力档（D或R位）的情况下，汽车可以处于停车状态。
驾驶员可通过控制节气门开度控制液力变矩器的输出转矩，逐步加大输出转矩，实现动力的柔和传递。
2）机械变速器
以常见的行星齿轮变速器为例，其由2～3排行星齿轮机构组成，不同的运动状态组合可得到2～5种速比，其功用主要有：
①在液力变矩器的基础上再将转矩增大2～4倍，以提高汽车的行驶适应能力。
②实现倒档传动。
3）液压控制系统
液压控制系统是由油泵、各种控制阀及与之相连通的液压换档执行元件，如离合器、制动器油缸等组成液压控制回路。
汽车行驶中根据驾驶员的要求和行驶条件的需要，控制离合器和制动器的工作状况的改变来实现机械变速器的自动换档。
4）电子控制系统
电子控制系统将自动变速器的各种控制信号输入电子控制单元（ECU），经ECU处理后发出控制指令控制液压系统中的各种电磁阀实现自动换档，并改善换档性能。
5）冷却滤油装置
自动变速器油（ATF）在自动变速器工作过程中会因冲击、摩擦产生热量，并还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量，油温将会升高。
油温升高将导致ATF粘度下降，传动效率降低，因此必须对ATF进行冷却，保持油温在80～90°
左右。
ATF是通过油冷却器与冷却水或空气进行热量交换的。
自动变速器工作中各部件磨损产生的机械杂质，由滤油器从油中过滤分离出去，以减小机械的磨损、堵塞液压油路和控制阀卡滞。
2.2.2基本原理
如图2－1所示为液控自动变速器的组成和原理示意图
液控自动变速器是通过机械传动方式，将汽车行驶时的车速和节气门开度这两个主控制参数转变为液压控制信号；
液压控制系统的阀板总成中的各控制阀根据这些液压控制信号的变化，按照设定的换挡规律，操纵换挡执行元件的动作实现自动换挡。
图2－2电控自动变速器的组成和原理图
电控自动变速器是通过各种传感器，将发动机的转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器ATF油温等参数信号输入电控单元（ECU），ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出动作控制信号，换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU的动作控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行元件的动作，从而实现自动换挡过程。
3丰田皇冠A340E型自动变速器简述
3.1传动原理挡位及传动路线图
1．各档位动力传动路线
1）D1档
如图3－1所示，D位一档时，C0、C1、F0、F2工作。
C0和F0工作将超速行星排的太阳轮和行星架相连，此时超速行星排成为一个刚性整体，输入轴的动力顺时针传到中间轴。
C1工作将中间轴与前行星排齿圈相连，前行星排齿圈顺时针转动驱动前行星排行星轮，前行星排行星轮即顺时针自转又顺时针公转，前行星排行星轮顺时针公转则输出轴也顺时针转动，这是一条动力传动路线。
由于前行星排行星轮顺时针自转，则前后行星排太阳轮逆时针转动，再驱动后行星排行星轮顺时针自转，此时后行星排行星轮在前后行星排太阳轮的作用下有逆时针公转的趋势，但由于F2的作用，使得后行星排行星架不动。
这样顺时针转动的后行星排行星轮驱动齿圈顺时针转动，从输出轴也输出动力，这是第二条动力传动路线。
图3－1D位一档动力传动路线
2）D2档
如图3－2所示，D位二档时，C0、C1、B2、F0、F1工作。
C0和F0工作如前所述直接将动力传给中间轴。
C1工作，动力顺时针传到前行星排齿圈，驱动前行星排行星轮顺时针转动，并使前后太阳轮有逆时针转动的趋势，由于B2的作用，F1将防止前后太阳轮逆时针转动，即前后太阳轮不动。
此时前行星排行星轮将带动行星架也顺时针转动，从输出轴输出动力。
后行星排不参与动力的传动。
图3－2D位二档动力传动路线
3）D3档
如图3－3所示，D位三档时，C0、C1、C2、B2、F0工作。
C1、C2工作将中间轴与前行星排的齿圈和太阳轮同时连接起来，前行星排成为刚性整体，动力直接传给前行星排行星架，从输出轴输出动力。
此档为直接档。
图3－3D位三档动力传动路线
4）D4档
如图3－4所示，D位四档时，C1、C2、B0、B2工作。
B0工作，将超速行星排太阳轮固定。
动力由输入轴输入，带动超速行星排行星架顺时针转动，并驱动行星轮及齿圈都顺时针转动，此时的传动比小于1。
C1、C2工作使得前后行星排的工作同D3档，即处于直接档。
所以整个机构以超速档传递动力。
B2的作用同前所述。
图3－4D位四档动力传动路线
5）21档
二位一档的工作与D位一档相同。
6）22档
如图3－5所示，二位二档时，C0、C1、B1、B2、F0、F1工作。
动力传动路线与D位二档时相同。
区别只是由于B1的工作，使得二位二档有发动机制动，而D位二档没有。
此档为高速发动机制动档。
图3－52位二档动力传动路线
发动机制动是指利用发动机怠速时的较低转速以及变速器的较低档位来使较快的车辆减速。
D位二档时，如果驾驶员抬起加速踏板，发动机进入怠速工况，而汽车在原有的惯性作用下仍以较高的车速行驶。
此时，驱动车轮将通过变速器的输出轴反向带动行星齿轮机构运转，各元件都将以相反的方向转动，即前后太阳轮将有顺时针转动的趋势，F1不起作用，使得反传的动力不能到达发动机，无法利用发动机进行制动。
而在二位二档时，B1工作使得前后太阳轮固定，既不能逆时针转动也不能顺时针转动，这样反传的动力就可以传到发动机，所以有发动机制动。
7）23档
二位三档的工作与D位三档相同。
8）L1档
如图3－6所示，L位一档时，C0、C1、B3、F0、F2工作。
动力传动路线与D位一档时相同。
区别只是由于B3的工作，使后行星排行星架固定，有发动机制动，原因同前所述。
此档为低速发动机制动档。
图3－6L位一档动力传动路线
9）L2档
L位二档的工作与二位二档相同。
10）R位
如图3－7所示，倒档时，C0、C2、B3、F0工作。
C2工作将动力传给前后行星排太阳轮。
由于B3工作，将后行星排行星架固定，使得行星轮仅相当于一个惰轮。
前后行星排太阳轮顺时针转动驱动后行星排行星架逆时针转动，进而驱动后行星排齿圈也逆时针转动，从输出轴逆时针输出动力。
图3－7R位动力传动路线
11）P位和N位
当操纵手柄置于P位或N位时，电液控制系统使换挡执行机构中的超速离合器C0处于工作状态。
由于前进离合器C1和直接离合器C2均不在啮合位置，超速行星排的动力无法传递至后续的双排行星齿轮机构，所以。
超速行星排处于空转状态，而整个自动变速器处于空挡。
3.2电子控制系统
A340E自动变速器的电子控制系统包括传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分，其组成框图如图2-1所示。
传感器部分主要包括节气门位置传感器、车速传感器、发动机转速传感器、输入轴转速传感器、冷却水温传感器、ATF油温传感器、空档起动开关、强制降档开关、制动灯开关、模式选择开关、OD开关等。
执行器部分主要包括各种电磁阀和故障指示灯等。
ECU主要完成换档控制、锁止离合器控制、油压控制、故障诊断和失效保护等功能。
对于液控自动变速器，自动换档主要是取决于节气门油压和速控油压，即发动机负荷和车速的情况。
对于电控自动变速器，与此情况是类似的，即自动换档也主要取决于发动机负荷和车速，只不过是采用节气门位置传感器和车速传感器来感知发动机负荷和车速的情况，并将这两个信号发送给自动变速器ECU，ECU根据存储器中的换档程序决定升档或降档，然后再给换档电磁阀发出控制信号，换至相应档位。
A340E自动变速器换档情况见表3-8。
当自动变速器ECU使1#换档电磁阀通电，2#换档电磁阀断电，则自动变速器为1档。
表3-8丰田车系的四档自动变速器换档情况（注：
○表示通电，×
表示断电）
档位
换档电磁阀
1#
2#
1档
○
×
2档
3档
4档
自动变速器的换档等控制还要取决于冷却水温、ATF油温等信号。
如果水温、油温过低，自动变速器不会升档。
图3-9电子控制系统组成框图
如果自动变速器在工作过程中，满足了锁止离合器的工作情况，自动变速器电脑就会给锁止离合器（TCC）电磁阀（一般称为3#电磁阀）通电，切换油路使锁止离合器工作。
在换档过程中，为了防止换档冲击，自动变速器还会通过4#电磁阀控制换档油压。
自动变速器ECU具有自诊断功能，如果电子控制系统出现故障，电脑会将故障码存储在存储器中，以便读取；
另外电脑还会点亮ODOFF指示灯（或故障指示灯）提示自动变速器出现故障，并可通过ODOFF指示灯的闪烁读取故障码。
如果自动变速器出现故障，除了ODOFF等会点亮，一般自动变速器还会锁档，即自动变速器不会升档也不会降档，锁档一定有故障码。
4自动变速器主要电控零部件介绍及检修
4.1节气门位置传感器（TPS）
1）功用
节气门位置传感器安装在节气门体上，用于检测节气门开度的大小，并将数据传送给电脑，电脑根据此信号判断发动机负荷，从而控制自动变速器的换档、调节主油压和对锁止离合器控制。
节气门位置信号相当于液控自动变速器中的节气门油压。
2）结构、原理
一般是采用线性输出型节气门位置传感器，也称可变电阻式传感器，其结构、原理如图4-1所示，实际上是一个滑动变阻器，E是搭铁端子，IDL是怠速端子，VTA是节气门开度信号端子，VC是ECU供电端子，电脑提供恒定5V电压。
当节气门开度增加，节气门开度信号触点逆时针转动，VTA端子输出电压也线形增大。
如图4-2所示，VTA端子输出电压与节气门开度成正比。
当怠速时，怠速开关闭合，IDL端子电压为0V。
图4-1节气门位置传感器的结构、原理（a原理图b结构图）
1-怠速信号触点2-电阻器3-节气门开度信号触点4-绝缘体
图4-2VTA端子输出电压与节气门开度的关系
由于滑动电阻中间部分容易磨损，使其阻值无法正确反应节气门开度，测量电阻时欧姆表会产生波动，同时输出电压也会过高或过低。
当输出电压高时，会导致升档滞后、不能升入超速档；
同时会导致主油压过高，出现换档冲击。
当输出电压低时，会导致升档提前，汽车行驶动力不足；
同时会导致主油压过低，使离合器、制动器打滑。
3）检测
a．检查传感器电阻
点火开关关闭，拔下传感器连接器插头，用万用表的欧姆档测量各端子之间的电阻值，标准值见表4-3。
如果电阻值不正常，应更换节气门位置传感器。
表4-3节气门位置传感器各端子之间的电阻值
节气门开度
VTA-E端子
IDL-E端子
VC-E端子
全开
0.2-0.8kΩ
0Ω
固定值
全闭
2.8-8.0kΩ
∞
从全闭到全开
连续逐渐增大
b．检查传感器电压
打开点火开关，但不起动发动机。
用万用表的电压档测量各端子之间的电压，标准值见表4-4。
如果电压值不正常，应更换节气门位置传感器。
表4-4节气门位置传感器各端子之间的电压值
0.7V
低于1V
5V
3.5-5.0V
4-6V
5V
4.2车速传感器
车速传感器用于检测自动变速器输出轴转速，自动变速器ECU根据车速传感器输入的信号计算出车速，并以此信号控制自动变速器的换档和锁止离合器的锁止。
2）类型
常见的车速传感器有电磁式、舌簧开关式、光电式三种形式。
一般自动变速器装有两个车速传感器，分为1号和2号传感器。
2号车速传感器一般为电磁式的，它装在变速器输出轴附近的壳体上，为主车速传感器，1号车速传感器一般为舌簧开关式的，为副车速传感器，它装在车速表的转子附近，负责车速的传输，它同时也是2号车速传感器的备用件，当2号车速传感器失效后，由1号车速传感器代替工作。
3）电磁式车速传感器的结构、原理
电磁式车速传感器主要由永久磁铁、电磁感应线圈、转子等组成。
转子一般安装在变速器输出轴上，永久磁铁和电磁感应线圈安装在变速器壳体上，当输出轴转动，转子也转动，转子与传感器之间的空气间隙发生周期性变化，使电磁感应线圈中磁通量也发生变化，从而产生交流感应电压，并输送给电脑。
交流感应电压随着车速（输出轴转速）具有两个响应特性，一是随着车速的增加，交流感应电压增高；
二是随着车速的增加，交流感应电压脉冲频率也增加。
电脑是根据交流感应电压脉冲频率大小计算车速，并以此控制自动变速器的换档。
车速传感器信号相当于液控自动变速器中的速控油压，电控自动变速器没有速控阀。
4）电磁式车速传感器的检测
a．外观检查
检查转子是否有断齿、脏污等情况。
b．检查转子齿顶与传感器之间的间隙
方法是用标准间隙厚度的厚薄规插入转子齿顶与传感器之间，如果感觉阻力合适表明间隙符合标准，如果阻力大说明间隙过小，如果没有阻力说明间隙大。
c．检查电磁线圈电阻
方法是关闭点火开关，拔下传感器插头，用欧姆表测量电磁线圈电阻。
不同车型自动变速器的车速传感器线圈电阻不同，一般为几百欧姆到几千欧姆。
d．模拟检查
方法是用交流电压表2V挡测量输出电压；
起动时应高于0.1V，运转时应为0.4-0.8V；
也可用示波器检测输出信号波形是否完整、连续、光滑等。
如果检查结果不符合要求，则应更换车速传感器。
4.3水温传感器
水温传感器的信号不仅用于发动机的控制，还用于自动变速器的控制。
如图4-61所示，当发动机冷却液温度低于设定温度（如60℃），发动机ECU会发送一个信号给自动变速器ECU的OD1端子，以防止自动变速器换入超速档，同时锁止离合器也不能工作。
当发动机冷却液温度过高时，自动变速器ECU会让锁止离合器工作以帮助发动机降低冷却液的温度，防止变速器过热。
如果水温传感器故障，发动机ECU会自动将冷却液温度设定为80℃，以便发动机和自动变速器可以工作。
水温传感器一般都是一个负温度系数的热敏电阻，即温度升高，电阻下降。
发动机ECU在THW端子接收到一个与冷却液温度成正比的电压，从而得到冷却液温度信号。
水温传感器检测时可以将其放在水杯中进行加热，测量不同温度下的电阻值，并对照维修手册判断其好坏。
4.4模式选择开关
模式选择开关是供驾驶员选择所需要的行驶或换档模式的开关。
大部分车型都具有常规模式（N或NORM）和动力模式（P或PWR），有些车型还有经济模式（E或ECO）。
自动变速器ECU根据所选择的行驶模式执行不同的换档程序，控
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