2003年产奥迪01J型无级变速器特殊故障的排除
故障现象:一辆2003年产一汽-大众奥迪C5A6 2.8轿车,搭载01J型无级变速器。用户反映该车冷车怠速挂前进挡时车辆无爬行过程,一旦加速行驶时,不管节气门开度大小,车辆都会出现一耸一耸的现象,热车后(油温达到35 ℃以上)便恢复正常。
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图1 01J无级变速器标识信息位置
检查分析:需要注意,变速器型号代表字母为FRZ(图1)。首先连接故障诊断仪对车辆进行检测,在相关的控制系统中并未发现相关的故障码,看来只能通过观察动态数据流来判断故障部位。由于进厂时变速器的温度很高,因此在路试过程中没有很快捕捉到故障。观察各项数据,似乎没有超出标准范围的数据。不过在低速状态下反复释放加速踏板及再次加速(特别是反复急加速)时,便能够感觉到不是很明显的耸车现象(用户在平常使用中并未感受到这个现象)。鉴于用户强调的是冷车时的故障现象,故决定等变速器冷却下来后再进行相关测试。
车辆在室外停放约3 h后,再次重新试车,同时连接故障诊断仪捕捉出故障时的动态数据。根据用户初始时的描述,我们初步怀疑故障范围应该围绕在前进挡离合器控制方面。首先利用故障诊断仪进入02-08-007组数据(离合器动态工作数据),然后进行试车。原地踩住制动踏板挂前进挡,变速器接合感觉极其柔和,松开制动踏板后,车辆便有缓慢的爬行,当踏下加速踏板加速时,用户反映的一耸一耸的故障症状出现了,耸动频率很高,给人的感觉就像手动变速器离合器一分一合一样,同时还有像手动变速器拖挡一样的感觉。凭借以往维修经验,该问题应该出在离合器方面。观察007组数据的最后1项,离合器的状态数据发现,随着一耸一耸故障的出现,该项数据也随之在打滑(AS)和未打滑(SY)间频繁变化。随着变速器温度的上升,故障症状自动消失了,然后又恢复到了进厂时的状态。
通过以上的实际检测,说明故障范围应该就在离合器方面,只不过是修理或者更换离合器就行了。那么为什么离合器故障会引起这种现象出现呢?通过对该车变速器离合器的控制过程进行分析,就应该可以找到答案了。当起步时前进挡离合器接合,摩擦片上的摩擦系数会加大,由于变速器与发动机间不存在像液力变矩器的液力连接,因此在离合器调节功能的共同作用下,当离合器接合时(这时摩擦系数正好很大,离合器摩擦片已经粘合在一起了),离合器调节功能立即开始降低离合器压力,以便通过离合器打滑来保持起步舒适性,并防止发动机出现熄火现象。假设离合器自身存在问题,这个调节过程就会反复进行数次的增压和泄压,便会导致连续耸车现象的出现。
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图2 正常状态时的数据流
为了进一步确定问题所在,通过观察变速器控制系统第12组数据可以确定是否决定维修或更换离合器,通过数据的计算和比较,表明离合器此时的数据信息(图2)是正常的,并不具备修理条件。考虑到当前的数据信息是在没有故障症状出现时得到的,因此笔者还是决定对离合器进行拆解维修。
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图3 原车变速器前进挡离合器组件
在分解变速器离合器(图3)后,经仔细观察,并未发现明显的异常情况。解体变速器传动部分进行检查,发现链条及链轮无磨损迹象。于是按照常规维修方案,将原来的6片式离合器更换为7片式离合器(图4),并同时还更换了一些密封元件。维修工作完成后,将变速器装复。
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图4 7片式前进挡离合器组件
对车辆进行路试,发现冷车时故障症状丝毫没有减轻,热车后反复急加速时的轻微顿挫感没有了,这说明应该与更换了离合器有关。那么冷车起步加速一耸一耸的现象又是什么原因导致的呢?难道与离合器的自适应有关,通过路试完成自学习(第10组数据)后,待变速器温度降下来后,再次试车故障依旧。
考虑到特殊情况下,更换7片式的离合器后试车,再次出现纵向耸车现象,有可能是摩擦片存在径向摆动量超差。厂家曾建议如果车出现这种情况,请在大负荷下(全负荷)行驶至少30~50 km,并使车辆多次停止,这样就可使摩擦片之间相互适应并达到最佳控制精度。通过这种方法再次进行自适应学习后,待变速器温度下降后,试车故障仍然存在。看来该车的故障与离合器的自适应学习无关。
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图5 变速器温度在26 ℃时捕捉到的故障数据
为什么温度一旦上升,故障症状就会消失呢?为此,笔者决定查找与温度相关的原因。难道是液压系统存在泄漏情况?于是更换了液压控制单元,但结果故障依旧。此时维修陷入僵局,怎么分析都不像变速器控制系统的问题,无奈之下,笔者还是决定从数据上来重新捕捉故障疑点。仔细观察动态数据,结果在02-08-007组数据中终于捕捉到了很大的疑点,在变速器数据流中看到,冷车时发动机的怠速转速在3 000~5 000 r/min往复变化(图5),但大部分时间都是正常的。不过仪表板上发动机转速表显示是正常的,且在发动机控制系统中观察也是正常的。在发动机没有运转的情况下打开点火开关,观察02-08-007组的发动机转速数值也在不停地跳变,就像是发动机转速信号到变速器控制单元的信号传递有问题,或者是发动机转速信号到变速器的信号线受到干扰一样。
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图6 无级变速器相关电路图
找来相关电路图(图6),经仔细观察,发现变速器控制单元J217的15号接脚接收的信号便是来自发动机控制单元的发动机转速信号。经简单测量,并没有测量出线路存在断路或短路现象。考虑到破开线束检查比较麻烦,于是断开原来线束重新利用1根线束将2个控制单元进行连接并对线路进行屏蔽,之后进行试车,发现数据正常,故障症状也未再出现。
故障排除:最后,在对故障线路进行处理后,故障排除。
回顾总结:对于早期装备01J型无级变速器的奥迪轿车,随着使用时间的延长,一些新的问题随之暴露出来。该案例就是一起因线路老化而引起的信号传递不明确引发的问题,最终导致变速器控制单元在计算离合器控制参数时再得到了错误信号,并对错误的信号进行分析计算后,也发出了错误的指令,从而出现了明显的故障症状。通过对该车故障的维修,也提示广大维修人员,在观察动态数据时一定要认真仔细,不能遗漏任何疑点,更不能只凭借经验去维修。(张艳伟、薛工)