丰田卡罗拉自动变速器.docx

1、丰田卡罗拉自动变速器第一章 绪论1.1 阐述变速器的定义和功能1.2 变速器在汽车中的应用第二章 丰田卡罗拉U341E型自动变速器结构及工作原理2.1 阐述变速器的类型2.2 基本工作原理和结构组成第三章 丰田卡罗拉U341E型自动变速器常见故障及原因分析3.1自动变速器常规检查项目3.2汽车自动变速器故障的一般检修程序 3.2.1汽车自动变速器故障检修工具 3.2.2汽车自动变速器故障检修流程3.3常见故障的检测方法与基本维修 3.3.1丰田卡罗拉U341E型自动变速器常见故障 3.3.2丰田卡罗拉U341E型自动变速器故障诊断方法 3.3.2丰田卡罗拉U341E型自动变速器故障原因分析第四

2、章 自动变速器的故障诊断研究4.1自动变速器的故障诊断方法 4.1.1丰田卡罗拉U341E型自动变速器诊断方法4.2自动变速器的故障诊断流程 4.2.1丰田卡罗拉U341E型自动变速器诊断流程4.3自动变速器的故障故障排除 4.3.1丰田卡罗拉U341E型自动变速器故障排除第五章 案例论证第六章 结论第一章 绪论在汽车工业100多年的发展史中动力传动系的技术进步一直处于一个举足轻重的地位。车辆行驶性能的好坏不仅取决于发动机而且在很大程度上依赖于变速器及变速器与发动机的匹配。为了有效的提高车辆的动力性和燃油经济性于变速器及变速器与发动机的匹配。为了有效的提高车辆的动力性和燃油经济性便产生了适应时

3、代需求的自动变速技术。随着电子技术和自动控制技术的发展自动变速技术已经越来越成熟，自动变速器的种类和形式也日益多样化。计算机与换档变速技术的结合有力的推动了汽车工业的发展1.1 阐述变速器的定义和功能汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。汽车自诞生至今的 100 余年期间，人们一直在研究车辆变速技术，希望汽车运行更加快捷、舒适、安全、可靠。从最初

4、档位固定的变速器，到有多个档位可变换的齿轮变速器，直到现在应用计算机控制实现换档的自动变速器，都有力地推动了汽车技术的发展。 1.1.1 变速器的功用改变汽车的传动比,扩大驱动车轮转矩和转速的范围,使车辆适应各种变化的行驶工况,同时使发动机在理想的工况下工作在发动机转矩方向不变的前提下,实现汽车的倒退行驶实现空挡,中断发动机传递给车轮的动力,使发动机能够起动、怠速。1.1.2 自动变速器的发展历程 汽车自动变速器是随着车辆技术及其相关技术的发展而产生的。纵观汽车自动变速器的发展历史，大体上可以分为四个阶段：自动变速前期、液力自动变速阶段、电控自动变速阶段和智能变速阶段，各阶段的技术应用情况见图

5、 1。 1）.自动变速前期 最早在 1904 年出现了离合器和制动器等摩擦元件操纵变速的行星齿轮机构，该机构首先用于英国 Wilson Picher 汽车上。1907 年福特车上大量使用行星齿轮变速器，它的出现实现了不切断动力进行的“动力换档”，并避免了固定轴式变速器中的“同步问题”。而液力偶合器的出现为自动操纵的实现提供了可能，1938 年至 1941年美国 General Motors 和 Chrysler 公司采用液力偶合器代替离合器，省去了驾驶时的离合器踏板操作。随后出现了液力自动变速器的前身，开始了车速和油门两个参数信号，用液压逻辑油路控制的液力自动变速时代。 2)液力自动变速阶段

6、该阶段以 1938 年的通用 Oldsmobile 车上的 Hydromantic 开始，以液力自动变速器的普遍应用和迅速推广为特征。这个阶段的液力自动变速器由液力变矩器和行星齿轮变速器组成，控制系统是通过液压系统来实现的，控制信号的产生，主要是通过反应油门开度大小的节气门阀和反应车速高低的速控阀实现，其控制系统是由若干个复杂的液压阀和油路构成的逻辑控制系统，按照设定的换档规律，控制换档执行机构的动作，从而实现自动换档。代表性的产品有：丰田的 A40 系列自动变速器、通用的 4T60E、EF、CHPE9 等系列产品。但液压系统的控制精度较低，难以适应车辆行驶状况的变化，无法按使用者愿望实现精确

7、的换档品质控制。 3)电控自动变速阶段 1969 年法国的雷诺 R16TA 轿车首先使用了电子控制自动变速器，与全液压的区别在于自动换档的控制系统是由电脑来实现的，但当时电子技术不成熟，应用范围较窄，到 20 世纪 80 年代末，电子控制逐步实用化，越来越多的自动变速器采用了电子控制。 自动变速器的控制系统包括电控和液控两部分，电控系统由电脑、各种传感器、电磁阀及控制电路等组成，它将控制换档的参数（如车速和油门开度等）通过传感器转换为电信号输送给电脑，电脑通过处理将换档的信号作用于换档电磁阀，从而利用液压换档执行机构实现自动换档。由于电脑能存贮和处理多种换档规律，在改善换档品质控制方面，有明显

8、的优越性，并且与整车的其他控制系统兼容性好，最终可以实现车辆电子控制系统一体化。4）智能自动变速阶段 随着车辆技术和自动变速技术的发展，人们不再满足于简单的功能实现，车辆自动变速技术即将进入智能化阶段，控制策略的不断改进成为车辆自动变速技术的特点。德国的宝马公司从 1992 年起，陆续推出用于四档和五档自动变速器的自适应控制系统，能够自动识别驾驶员的类型、环境条件和行驶状况，并对换档规律作出适当调整。尼桑的 E4N71B 自动变速器，采用模糊推理对高速公路坡道进行识别，采取禁止升档的措施消除循环换档，三菱新型四档自动变速器，将各种输入信息和驾驶员的换档通过神经网络建立联系，利用神经网络的学习功

9、能，使得车辆能够按照驾驶员意图自动换档1.2 变速器在汽车中的应用第二章 丰田卡罗拉U341E型自动变速器结构及工作原理2.1 阐述变速器的类型手动变速器汽车由于频繁换挡操作,易使驾驶员疲劳,影响行驶安全;且不同的驾驶技术水平对车辆的燃油经济性、动力性、乘坐舒适性造成极大差异,所以自动变速是人们长期追求的目标,是车辆向高级发展的重要标志。自动变速器种类很多,主要有液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)、无级自动变速器(CVT)。2.1.1 液力自动变速器(AT)AT的结构相当复杂,不同型号变速器的局部结构各不相同,使得自动变速器的结构多样化。但不论是哪一种,基本都是由液力变矩器

10、、行星齿轮变速器和液压操纵机构及控制系统组成。AT通过传感器装置将汽车的运行工况转化为电信号,并通过自动变速器的电脑对电信号进行处理,然后输出控制指令给相应的电磁阀,实现变速器的自动换挡操作。AT的换挡方式较简单、直接,电信号转换为液压信号后直接控制结合元件换挡,换挡过程平稳。采用AT可取消离合器踏板和变速杆,大大简化驾驶员的操作。由于它设置了一个自动换挡区范围的选挡手柄,所以在一般情况下,都不需要任何换挡操纵动作。驾驶员只需控制好油门踏板即可控制车速,必要时也可用制动踏板予以配合。由于驾驶操作简单,降低了劳动强度,因而可以使驾驶员集中精力观察路况,掌握运行方向和速度,从而提高运行安全性。AT

11、能把发动机的转速控制在一定范围内,避免急剧变速,有利于减弱发动机的噪声和振动。同时由于减少了换挡次数和换挡过程平稳,因而可提高汽车行驶的平稳性,提高乘坐舒适性。另外,采用液力传动和自动换挡技术,可以把发动机的转速限制在污染较小的范围内,不用频繁换挡,因而可以减少对空气的污染。液力自动变速器也存在一些缺点:结构复杂,制造精度要求高,成本较高。液力变矩器的传动效率比机械传动低,燃油消耗比机械变速器高,但如果液力自动变速器与发动机匹配较好,或采用液力变速器闭锁等措施,也可以使燃料消耗与机械变速器持平,甚至减少。 2.1.2 电控机械式自动变速器(AMT) AMT在传统轴式变速器和干式离合器基础上进行

12、改造,即在总体传动结构不变的情况下通过加装电控系统、传感器和相应执行机构,将选换挡、离合器及发动机油门的操纵控制自动化电控机械式自动变速器可根据当前汽车运行状态、路面状况及驾驶员意图等进行自动换挡控制。驾驶员通过加速踏板和选择器(包括选挡范围、换挡规律、巡航控制等)向控制器(ECU)表达意图,发动机转速、输入轴转速、车速、挡位、油门开度等传感器实时监测发动机工况和车辆的运行状况,并将相应的电信号输入ECU,ECU按存储在其中的设定程序模拟熟练驾驶员的驾驶规律(最佳换挡规律、离合器最佳结合规律、发动机油门的自适应调节规律等),对油门开度、离合器结合及换挡进行控制,以实现发动机、离合器和变速器最佳

13、匹配,从而获得优良的行驶性能、平稳起步性能和迅速换挡能力。AMT实现了变速器换挡的自动控制,选换挡操纵杆的动作和离合器的结合与分离由气动、液动或电动执行机构完成,使选换挡操作方便,减轻了驾车者的劳动强度。通过ECU进行最优化的换挡控制,使汽车能在最理想的换挡点及时换挡,并避免手动换挡操作不当所造成的换挡冲击。因此,AMT可使汽车的动力性和平顺性等有所提高。采用传统的齿轮变速器传动,传动效率优于液力变速器,机械传动机构的维修也较简单。AMT在齿轮变速器基础上实现了换挡操作自动化,具有生产继承性好、投入费用低、效率高、制造简单、操纵方便等优点,已成为自动变速器研究开发的热点。但AMT通过微机控制实

14、现自动换挡,增设了相关的传感器、ECU及换挡执行机构,其成本较手动变速器高,结构较复杂,维修难度也相应有所提高。2.1.3 无级自动变速器(CVT) CVT是理想的传动方式之一,在汽车上已实用化的CVT分为传动带型与牵引驱动型两种,它们都是应用摩擦力传递动力。目前实际应用的有金属带(推块)式、复合带式、摆销链式及锥盘滚轮式CVT。其中,金属带式CVT开发最早,应用最广。金属带式无级变速传动是迄今为止应用成功的车辆无级变速传动。大量实践表明,装有金属带式无级变速器汽车的经济性、动力性及排放比装有液力自动变速器和手动机械变速器的汽车更佳。因此,金属带式CVT自1987年首次装车以来,在短短的十几年

15、间得到了广泛应用,预计在未来将获得更大的发展。 ,CVT系统主要包括主动轮组、从动轮组、传动带和液压泵等基本部件。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成,与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动,另一侧则固定。可动盘与固定盘都是楔形面结构,楔形面形成V形槽与V形传动带啮合。发动机输出的动力首先传递到主动轮,然后通过V形传动带传递到从动轮,最后经减速器、差速器传递给车轮驱动汽车。当主动轮轴向夹紧力增加,主动轮可动部分向主动轮固定部分靠近,主动带轮间距减小,因带轮的V形楔面作用,传动带沿带轮径向向外滑移,作用半径增大。在变速过程中,由于传动带长度一定,从动轮可动部分受传动带力的作用,背离从动轮固定部分

16、向外移动,锥轮间距将增大,从动轮的作用半径减小,从而使无级变速传动比减小。若主动带轮轴向夹紧力减小,则有相反的作用过程,导致无级变速传动比增加。传动带无级变速传动通过调整作用在主、从动轮的轴向夹紧力,改变传动带在主、从动轮上的作用半径,进而实现无级调速。 CVT符合汽车变速器控制方式由手动转为自动的发展趋势,实现自动平稳的无级变速,而且操纵简便,消除了MT与AT换挡调速时的跳动与冲击,减轻了手动操作的要求和劳动强度,降低了噪声,提高了行车舒适性与安全性。与MT和AT采用分级齿轮调速出现的阶梯性变化不同,CVT可实现连续变化,而且调速响应迅速、平稳,故更能适应各种路况要求,具有优良的动力性能。由

17、于CVT能按照车辆行驶工况的变化要求及时调整传动比,可与发动机负载实现最佳匹配,使发动机始终处于最佳工作状态,发挥最大效能,且无换挡的冲击和功率损耗,获得最佳的燃料经济性;同时因燃烧完全,减少了废气排放,有利于环保。此外,与AT相比,CVT还具有结构简单紧凑、成本低、维修方便、效率高(90%)、工作可靠等优点。因此,CVT是当前新一代先进的变速传动型式。现在世界上已有百万计的各种牌号汽车采用CVT技术,在今后的发展中,CVT将成为轿车变速器的主流型式,获得更为迅速、广泛的发展和应用。2.2 手动变速器与自动变速器的异同手动变速器(MT Manual Transmission)采用齿轮组，由于每

18、挡的齿轮组的齿数是固定的，所以各挡的变速比是个定值(也就是所谓的“级”)。比如，一挡变速比是3.455,二挡是2.056,再到五挡的0.85,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值(即有5级)，所以说它是有级变速器。自动变速器(AT Automatic Transmission)是利用车速和负荷(油门踏板的行程)进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降电脑控制系统电脑控制系统由ECU、输入元件和愉出元件即执行器组成。输入元件有模式选择开关、空挡启动开关、节气门位置传感器、车速传感器、停车灯开关、O/D开关、巡航控制ECU、水温传感器.输出元件有1号和2号电磁阀、锁定电磁阀

19、和O/DOFF指示灯。ECU根据各种传感器和开关信号使换挡执行元件和电磁阀接合，决定换挡正时和锁定正时2.3 自动变速器的应用现状2.3.1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

20、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，起着换档的作用；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，使其加档、减档或倒车，从而改变汽车的行驶速度和方向。2.3.2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档车型上，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

21、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。2.3.3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

22、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

23、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、无档比的切换变速比，使变速器始终按最佳换档规律自动变速，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。2.3 A340E系列的基本结构形式行星齿轮结构简图如下图2-1-1 A340E行星

24、齿轮结构简图1-超速离合器（C0），2-超速制动器（B0），3-二檔滑行制动器（B1），4，直接离合器（C2），5-前进离合器（C1），6-二檔制动器（B2），7-倒檔制动器（B3），8-后行星架，9-后环齿圈，10-输出轴，11-太阳轮，12-第二单向离合器，13-第一单向离合器，14-前环齿圈，15-前行星架，16-超速环齿圈，17-超速行星架，18-超速太阳轮，19-输入轴，20-超速单向离合器，21-超速输入轴2.4 主要零部件简介图2-2 A340E零部件简图2.5 A340E传动原理档位及传动路线图2.5.1 A340E传动原理A340E的双排行星齿轮机构和A43D略有不同。A34

25、0E是前行星架和后环齿圈组成一个组件成为双排行星齿轮机构4个基本组件中一个；前进离合器C1是把输入轴19和前环齿圈14连在一起，而直接离合器C2和A43D的形式一样，它把超速行星排的输出和太阳轮连接在一起。图2-3 A340E传动原理图2.5.2 A340E档位传动路线图图2-4 换文件执行组件动作表手柄位置传动档位 工 作 元 件C0C1C2B0B1B2B3F0F1F2P停车档R倒档N空档D一档二档三档超速档2一档二档三档L一档二档（1）P位和N位当操纵手柄置于P档或N档时，电液控制系统使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

26、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档。在P位时有停车闭锁装置图2-5 停车闭锁凸轮（2）R位倒档在该档位动作的换檔执行机构是C0、C2、B3和F0。超速离合器C0的啮合把超速太阳轮和超速行星架连为一体而处于直接档状态。C2的动作使超速行星排的输出通过输入轴19经该离合器传递至共享太阳轮11。在后行星排中，后行星架被倒档制动器B3制动。当太阳轮顺时针旋转时，后行星架上的行星轮只能逆时针自转带动后环齿圈逆时针转动，所以输出轴也随之做逆时针方向旋转，形成倒档传动状态，图2-6 倒档传动原理图该档位动作的换档执行机构是C0、C2、B3和F0。（3）

27、D位一档当操纵手柄置于D档位时，整个自动变速器处于前进状态。当发动机负荷很小或行驶阻力很大时，电液控制装置自动接通一文件油路，换档执行机构中的C0、C1、F2工作。图2-6 D位一档传动原理图换档执行机构中的C0、C1、F2工作。（4）D位二档汽车起步后，如果发动机的负荷增大（油门加大）或行驶阻力减小（这两种情况都会在电液控制系统中产生不同的响应，详见后述），电液控制装置将自动接通二档控制油路。换档执行机构的动作组件在D位一文件的基础上增加了二档制动器B2；二档制动器B2的啮合，使第一单向离合器F1的外环被固定。图2-7 D位二档传动原理图该档位动作的换档执行机构是C0、C1、B2。（5）D位

28、三档在行驶过程中，如果发动机负荷更大，或行驶阻力更小时，电液控制系统自动接通三档油路。换文件执行机构的动作组件较之D位二档又增加了直接离合器C2的动作。整个换档执行机构的动作组件是：C0、C1、C2、B2、F0。 图2-8 D位三文件传动原理图（6）D位超速档从D位三档转换到D位超速档时，作用于双排行星齿轮机构的换文件执行机构组件并没有增加，仍是C1、C2、B2三个换文件执行组件，而作用于超速行星排的换文件执行组件却有变化。电液控制系统使在前三个档位一直啮合的超速离合器脱开啮合，而使超速制动器进入啮合。超速制动器B0的啮合使超速行星排中超速太阳轮被制动而成为超速行星排中的固定件。图2-9 超速

29、档传动原理图整个换档执行机构的动作组件是： B0 、C1、C2、B2、F0。（7）2位（或S位）一档2位或S位是一种低速前进档。主要应用有坡道行驶和利用发动机制动减速的行驶状态。如果用D档位上坡，在三档和超速档之间或二档与三档之间可能出现“循环跳档”的情况。当手柄置于2位（S位）时，自动变速器的电液控制系统保证了在该文件位变速机构只能在一档和二档之间变速而不能升至三档或超速档，但二位一档没有发动机制动功能。图2-10 2位（S位）一档传动原理图换档执行机构中的C0、C1、F2工作。（8）2位二档2位二档和D位二档在形式上的区别主要在2位二档时，除了D位二档时动作的换文件执行机构组件外，还多加了

30、二档滑行制动器的动作B1动作。在下坡时利用2位二档的发动机制动减速功能，由于整个传动方向发生变化，二档滑行制动器B1就起到关键作用。使共享太阳轮在顺时针方向的旋转被制动。图2-11 2位二档传动原理图该档位动作的换档执行机构是：C0、C1、 B1 、B2。（9）L位一档L位是一个只能降档不能升文件的位置。在上下坡时，手柄由D位或2位移至L位时，它可以由D位三档强制降档到L位二档。L位二文件和2位二文件的原理一样具有发动机制动减速功能。如果上下坡度较大，它自动降为L位一档。上坡时可以在一档稳定行驶；而在下坡时，L位一档能利用发动机制动减速功能。图2-12 L位档传动原理图换档执行机构中的C0、C1、B3、F2工作。第三章 丰田卡罗拉U341E型自动变速器常见故障及原因分析3.1 A340E自动变速器常见的故障及检修一、汽车不能行驶1.1故障现象 (1)无论操纵手柄位于倒档、前进档或前进低档，汽车都不能行驶。 (2)冷车起动后汽车能行驶一小段路程，但稍一热车就不能行驶。1.2故障原因 (1)自动变速器油底壳被撞坏，液压全部漏光。 (2)操纵手柄和手动阀摇臂之间的连杆或拉索松脱，手动阀保持在空档或停车档位置3)油泵进油滤网泄漏。 (4)