自動變速器故障應急處理措施

◆文/北京 薛慶文

薛慶文 (本刊編委會委員)

北京陸兵汽車技術服務有限公司培訓講師、北京清華大學國家骨干教師培訓基地專家講師、北京理工大學客座教授、全國汽車維修專項技能認證技術支持中心培訓講師及命題專家、國家質檢總局汽車產品缺陷管理中心特聘專家、中國汽車維修技術總監俱樂部發起人、北京天元陸兵汽車科技有限公司總工程師、馬來西亞汽車公會特聘講師、2016年汽車自動變速箱智能養護大賽總策劃兼總裁判長。

目前新型自動變速器在控制技術上的研究與設計越來越智能化，當變速器電腦一旦預測或監測到機械、液壓、電控系統及網絡系統出現故障，相應的備用程序就會立即被激活，此時變速器便進入了不同的故障運行模式(圖1)，同時駕駛員會通過儀表上或中央顯示屏的故障提醒信息來獲得變速器系統已經存在問題的內容，以及實際運行情況下的非正常表現現象，從而使變速器進入一種故障行駛模式，緊接著駕駛員會到相應的維修站進行故障診斷與維修。本篇文章以“自動變速器故障應急處理措施”為主題，分別從不同角度和目的來進行描述。

圖1 自動變速器進入故障遠行模式

一、自動變速器故障應急模式的定義和目的

自動變速器的控制系統為何要具備故障應急模式的功能，從整車來講，安全在任何時候都是首位，既要保證行車安全也要對各系統的關鍵部件實施安全保護，因此對于車輛行駛系統中的自動變速器來說，就一定要具備這樣的功能。所以在進行自動變速器電腦內部編程時(車輛出廠前)，考慮對車輛的行車安全和部件安全的保護所設定的一種策略，就是所謂的自動變速器緊急故障運行模式,也叫安全運行模式、安全回家模式等?？梢赃@樣理解，在正常使用中，當變速器電腦通過接收其認為的錯誤信息后所啟動的一種備用控制模式(其實早就編好了的程序)。當然在新型自動變速器強大的信息監控下，無論是機械、液壓、電控系統包括共網關的網絡系統出現故障，電腦都是通過不同信號來確定故障類型和劃分故障類別，并以此確定是否執行相應的應急方案(完全取決于廠家的設計要求)。

二、自動變速器應急模式的故障類別劃分

從目前掌握的信息來說，幾乎所有自動變速器(AT、CVT、DCT、AMT、EVT等)均有這一故障應急功能。首先，當這一功能條件被激活時，自動變速器的絕大部分功能及部分功能將處于失效狀態；其次，個別情況下發動機及其它系統也會受到連帶限制；另外就是一旦故障運行模式被實施，那么大部分車型都是可以通過文字、光顯或聲顯用來提醒駕駛員，以免造成行車安全無法保障或變速器相關部件無法得到保護的情況。

當然自動變速器電腦通過不同的故障信息，也會對故障類型或故障級別進行細分，絕大部分車型會以輕微型故障、中度型故障以及嚴重型故障來進行劃分并編程。比如說輕微類故障進入保護模式后有的可自動解除，例如，早期北京現代車型搭載型號為F4A42或F5A51的變速器，當電腦通過油溫傳感器獲得較低溫度的信息時，其故障存儲器內不一定會記錄跟ATF溫度有關的故障代碼，但電腦卻執行了故障運行模式。具體來說變速器會以2擋起步且以2擋來行駛，當發動機冷卻液溫度達到80℃時，此模式就會立即被解除，變速器換擋恢復正常。當然不同車型在設置輕微類型故障級別時也是不一樣的，比如說通用系列的，當主油壓系統的自適應匹配達到極限時(軟件與硬件之間的匹配達到上限沿或下限沿時，故障碼設置條件就會被激活)，變速器電腦在記錄相應的故障代碼的同時也會激活并啟動相應的故障運行模式，此時變速器可以正常換擋，而主油壓的調節功能則被凍結(電腦僅僅中斷了主油壓調節電磁閥的通訊)，因此會反映出掛擋和換擋沖擊的現象。由于故障級別低對變速器產生的傷害并不大，因此可以繼續使用，當然最好在方便的時候進行檢修，同樣對于TCC的管控也與主油壓差不太多；而對于中度類型的故障保護來說是大部分車型都具備的，就是大家經常所說的變速器“鎖擋”，習慣上稱“回家模式”或“跛行模式”。這種情況下變速器電腦將徹底中斷全部電磁閥的通訊功能，變速器僅保留一個機械固定擋位來行駛，其它所有功能將會喪失，因此應盡快到維修廠進行維修；對于較嚴重的故障級別來說有可能會導致車輛不能行駛的情況，也就是所謂的“安全切斷功能”，一個是故障可能會影響到行車安全，另一個有可能會加劇變速器部件的損傷等，電腦則啟動了這一高級別的故障保護，因此應立即到維修廠進行故障維修。

三、自動變速器故障應急模式的激活條件

車輛出廠前在針對自動變速器電控系統編程時，就做好了這項功能的設計和編排，正如前面所提到的廠家是出于兩方面原因來考慮設計故障應急模式的編程，一個是行車安全方面，當影響行車安全因素被確定時，這一模式就會被激活，具體來說涉及的信息有變速器油液溫度信息，主要是防止火災的發生(高溫后油液通過通氣孔竄出濺到排氣管上)，還有對于帶有液力變扭器的TCC閉鎖的解除，一旦相應的故障級別被激活那么變速器電腦一定讓TCC解鎖，以防止發生撞車事故。當然還有夜間行車的安全保證，一旦燈光控制系統出現故障時會影響到夜間行車，此時變速器也會表現出一種故障狀態下的行車現象，這種情況就是我們經常說的跨區域執行的一種故障應急模式；另外一種就是出于對變速器自身部件的一種保護策略。首先，當涉及的關鍵信息(轉速、電壓、電流、位置、壓力、傳動比監控等)不正常時，電腦認為如果繼續行車極有可能會帶來變速器部件的嚴重損壞，在電腦記錄故障代碼的同時，故障運行模式也被激活和執行；其次，材料自身問題或通訊故障等也會被激活。

四、常見的故障信息以及發生激活的故障狀態

1.跟溫度有關的故障運行模式分低溫和高溫。低溫故障信息被采集時，變速器的應急措施是：不換擋、延遲換擋或僅換至部分擋位，一直到信息恢復正?；蚶脗溆眯畔韴绦袚Q擋過程；而高溫故障信息被采集時，能夠給高溫部件降溫的先采取降溫措施，不能直接給部件降溫的只能間接來完成，比如說變扭器的TCC閉鎖，解除TCC閉鎖時的調節過程并采用TCC的增壓功能。除此之外，還可以通過發動機降低扭矩來限制變速器的溫度持續升高(限扭功能)，有些時候也可能保留部分擋位，嚴重時有可能會執行最高級別的“安全切斷功能”。

無論是真實的溫度信息還是虛假的溫度信息，變速器電腦一直等到溫度信息恢復正常此模式才能解除。

2.跟轉速及通訊故障信息有關的，無論是變速器的輸入轉速還是輸出轉速存在錯誤，且被電腦監測并記錄故障碼時，變速器故障應急模式立即被激活，此時變速器或鎖擋或缺擋(保留部分擋位)，變速器的主油壓不再調節(處于最高)，同時變扭器TCC閉鎖也被解除，因此就會出現這樣的故障現象：第一原地踩剎車掛擋沖擊(油壓高)；第二有可能會出現起步無力的情況(鎖在高擋位)；第三行駛起來無換擋感覺(鎖在固定一個擋位上)且無法達到最高車速(最高擋位也被凍結)；第四發動機轉速與車速不是對應關系(鎖擋)；第五加油無反應(TCC被解除變速器容易出現高溫情況)等。

3.跟線路、電磁閥有關的故障信息存在時，變速器也會進入故障應急模式，特別是傳感器、電磁閥、開關的線路出現短路或斷路時，電磁閥發生卡滯或性能故障信息被暴露時，也會出現同樣的結果。一般來說變速器將會以鎖擋的形式來表現。

4.跟油壓或機械元件有關的故障信息出現時，變速器電腦在記錄故障代碼的同時也會激活并執行故障應急模式。比如說油泵壓力不足、閥體閥門卡滯、密封環泄露、活塞密封圈泄漏、機械元件中的軸套磨損發生泄漏等，都會產生摩擦元件的摩擦力矩不足而出現打滑的情況，當打滑量超過電腦設定的限值時，電腦則會記錄相應的擋位傳動比錯誤的故障碼，從而變速器鎖擋故障應急模式被激活。

5.跟網絡通訊有關的故障信息出現時，比如與發動機、儀表、ABS、轉向等CAN總線信息丟失時，變速器獨立系統則會被孤立起來，此時故障被記錄的同時，變速器故障應急模式被激活且出現鎖擋現象，嚴重時車輛將不能行駛。

五、自動變速器故障應急保護措施激活后的具體表現

從以上內容來看當變速器進入故障應急后，變速器從應急現象來看表現不一，比如鎖擋、缺擋、沖擊、限扭、安全切斷等，因此變速器故障應急保護措施被實施時，具體的表現形式有以下幾種。

1.不鎖擋或缺擋，例如，一汽奔騰搭載FS5A-EL型5速自動變速器，當變速器電腦記錄P0744-變扭器TCC鎖止性能故障碼時，變速器不執行鎖擋，也不會缺失部分擋位而是升降擋一切正常，但換擋質量偏差，此時變速器電腦僅僅是中斷了TCC電磁閥的通訊，發動機與變速器之間的動力連接始終處于液壓連接狀態，因此變速器還會出現溫度過高的情況。另外還有像通用系列車型所搭載的自動變速器，當主油壓信息出現問題時，變速器也不會執行鎖擋模式，各個擋位均表現正常，但主油壓調節功能將被凍結，因此變速器所表現出來的現象是：掛擋沖擊和換擋沖擊。對于缺擋表現的往往是一些早期的自動變速器，比如早期豐田系列車型所搭載的4擋自動變速器，一般情況下會啟動取消超速擋而僅保留1、2、3擋，變速器電腦也會記錄相應的故障碼。像早期大眾奧迪的01V變速器有時會出現變速器只有1、2、3擋，而缺失4、5擋，但變速器并沒有鎖擋，其實變速器也已經執行了故障應急模式。

2.直接鎖擋或根據運行情況先鎖定在某一個擋位上，點火開關關閉重新開啟后再鎖定在另一個固定擋位上。第一種是當前大多數車型的自動變速器處于故障應急模式下表現最多的一種情況，電腦一旦記錄相關故障碼，會立即啟動應急模式，此時電腦會中斷全部電磁閥的通訊功能，變速器只能以一個固定擋位來行駛，這種情況其實從某種意義上講并不是特別好的做法，本來有可能是變速器1擋存在故障了，但一旦鎖擋有可能鎖在3擋，結果在長時間運行下3擋的部件也跟著損壞了。所以對于一些新款車型來說，第二種情況就出現了，它的鎖擋控制策略有所改變。比如說變速器5擋存在打滑故障且電腦記錄5擋傳動比錯誤的故障碼，那么電腦先啟動的是讓變速器鎖在5擋上，同時主油壓調節及TCC調節控制均被凍結，但一旦關閉發動機重新啟動或停車后改變掛擋桿位置后，變速器將不再鎖在5擋上，而是鎖定在另一個固定的擋位上，此時電腦將中斷全部電磁閥的通訊，也相當于將變速器電腦插頭拔下來。這種控制邏輯的好處就是，已經有故障的擋位，就直接鎖在這個擋位上免得在接下來的行駛過程中影響到其它擋位的部件。如果直接就鎖定在一個沒有故障的固定擋位上，那么在使用中就會連帶本來沒有故障的部件也跟著損壞了。當然一些個別高端車型由于擋位數多因此鎖擋模式又得到細致的劃分，比如說保時捷越野車輛所搭載的日本愛信0C8型8擋自動變速器，如果故障是發生在1～4擋之間那么變速器會鎖定在3擋上，如果故障是發生在5～8擋之間那么變速器會鎖定在7擋上，此時變速器與電磁閥之間并沒有完全失去通訊，但一旦停車后關閉發動機或改變掛擋桿位置，無論故障是發生在哪個區域變速器都將鎖定在3擋上，此時變速器電腦與電磁閥之間的通訊將被徹底中斷。

3.啟動過載保護限制發動機力矩輸出，是在2000年之后的車型上才具備的一種功能，而且并不是所有的車型都有這一功能。一般來說變速器系統存在故障后，通過網絡通訊功能要求發動機進行減扭矩控制(通過延遲點火、減少噴油量或切斷個別汽缸工作)，目的是防止變速器原有的故障進一步加劇。不過這一功能被激活實施時，具體所表現出來的現象就是，油門加不起來，也就是說踩油門時發動機轉速被限制，即便油門踩到底，發動機轉速僅在怠速上限，因此很多駕駛員認為是發動機出現故障了，當然一些修理人員也會誤認為是發動機的問題。其實這種故障應急模式的激活目的是為了讓駕駛員停止用車，以防止故障的加劇。比如奧迪、日產等車系所搭載的CVT變速器，當變速器高溫時極有可能出現發動機加不起油門，因此就有可能是變速器的故障應急模式被激活，除高溫故障外這一功能也會被激活，變速器電控系統故障存儲器當中會記錄相應的故障代碼。

4.安全切斷功能，這是變速器所執行的最高的故障級別。這一功能被激活時，變速器動力徹底被中斷，車輛將不能行駛，以避免引起行車安全以及變速器部件的嚴重損壞。比如某變速器出現高溫故障，然后電腦便激活過載保護功能，并通知發動機執行限扭過程，但對于駕駛員來說他并不知道是變速器出現高溫故障，因此就有可能強行繼續行駛，此時安全切斷功能就極有可能會被激活(圖2)，前進擋和倒擋將全部失效，以確保行車安全和變速器部件的安全。但值得一提的是安全切斷功能最好應在不影響行車安全的前提下來實施，否則這一功能被激活時反倒會影響到行車安全，比如說大眾奧迪系列車型所搭載的DQ250型(02E)DSG雙離合器變速器，曾經就是因軟件問題而導致嚴重事故的發生，離合器出口溫度傳感器(G509)錯誤地把一個高溫信息傳遞給電腦，而電腦突然獲得特別高的溫度信息時，來不及執行離合器的冷卻控制及發動機的限扭控制，而是直接執行了安全切斷功能(圖3)，結果車輛在高速行駛過程中，發動機動力突然中斷，駕駛員慌不擇路沒有控制好車輛直接一個急剎車，接下來較嚴重的事故就發生了，因此行車中的安全切斷功能在后來的車輛當中將不再采納。其實早在2007年的一汽大眾寶來轎車所搭載的01M自動變速器，就具備安全切斷功能，但它的這一功能在編程設計當中就非常合理，比如說變速器的溫度信息達到150℃以上時，變速器電腦就會做好安全切斷的準備，但它一定是在車輛停下來之后來執行，這樣就減小行車過程中發生嚴重事故的可能。

圖2 變速器高溫保護

圖3 變速器鎖擋后通訊功能將被中斷

六、自動變速器故障應急保護措施激活后的解決方案

變速器故障應急保護措施的具體表現除了因機械、液壓、電子、網絡故障能夠被激活外，還有個別特殊車型會出現跨界行為。例如上海大眾帕薩特領馭轎車所搭載01V型變速器，經常會遇到變速器鎖擋的情況，結果技師在檢測時，發現變速器電控系統故障存儲器當中記錄一個關于輸出速度傳感器G195信號不良的故障代碼，在維修時通過更換G195傳感器、檢查線路、更換電腦等方法問題都得不到解決，最終更換大燈模塊問題卻解決了。真正的原因在于診斷檢測時沒有走大眾的引導性故障檢測流程，如果走診斷檢測流程就會發現大燈模塊故障存儲器內也會記錄相應的故障代碼，大家也就不會局限在變速器這一個系統上，其實廠家也是為了考慮車輛在夜間的行車安全，通過跨區域來激活變速器故障應急模式的方式來提醒駕駛員，車輛雖然有故障，但并不是變速器系統有故障，因為儀表的空間有限沒有單獨提供一個大燈系統的故障指示燈，所以只能通過激活某一個系統的備用功能來提醒駕駛員，但對于維修人員來說不能單憑直觀體驗或看到變速器系統的假性故障，就確定這個系統是存在故障的。

變速器故障應急保護模式被激活后，無論是哪一種故障級別我們都必須遵循故障診斷流程，也就是我們經常所說的先診斷后維修。一般來說當變速器出現故障應急模式被激活之后，變速器電控系統故障存儲器當中都會記錄相應的故障代碼，然后大家再結合實際故障現象進行故障代碼分析及數據流分析，最終通過更換個別部件或大修來完成故障排除，還有就是通過解決其它系統故障來關閉變速器的故障應急保護模式(圖4)。

圖4 遵循流程關閉變速器的故障應急保護模式

總結：車輛的智能技術越來越發達、越來越先進，但無論怎樣它都是朝著安全、智能、環保、舒適等方向發展，這樣一來對于維修人員在了解一些系統備用程序或備用模式就特別重要了。特別是自動變速器系統的故障應急保護，在以前，傳統車輛僅有一個“安全回家”模式，變速器只有一個鎖擋功能，而現如今去又出現了“主油壓的凍結”、“TCC凍結”、“超速擋凍結”、“扭矩限制”、“安全切斷”等多重應急模式。也許將來還會出現新的保護模式，因此就需要大家不斷學習、不斷積累，并做好診斷、維修、匹配等工作。