郗宏勛

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院, 湖南 長沙　410132)

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DSG控制元件信號失靈應(yīng)對措施

郗宏勛

(湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院, 湖南 長沙410132)

摘要：以大眾02E直接換擋變速箱為例，分析了其主要元件，通過試驗得出了元件輸入/輸出信號失靈的應(yīng)對措施，討論了雙離合變速系統(tǒng)特點。

關(guān)鍵詞：DSG； 傳感器； 應(yīng)對措施； 缺陷

0引言

眾所周知，手動變速箱有使用效率高、堅固且具有運動特性等優(yōu)點，自動變速箱具有牽引力不中斷、操縱方便等優(yōu)點。而DSG則是將這兩種變速箱組合為全新一代的變速箱----直接換擋變速箱，所以，既能較好地滿足喜歡自動變速箱的駕駛員對舒適性的嚴(yán)格要求，也能為喜歡手動變速箱的駕駛員提供高水平的駕駛樂趣。

02E直接換擋變速箱的機械電子單元位于變速箱內(nèi)的DSG油中，其中包括一個電子控制單元和一個電液控制單元。而電子控制單元是變速箱內(nèi)的中心控制單元，所有傳感器信號和來自其它控制單元的信號都匯集在此處，控制和操縱都從此處開始和監(jiān)控。

102E變速箱基本工作原理

02E變速箱工作原理簡圖如圖1所示。

02E直接換擋變速箱包含兩個彼此獨立的傳動單元，每個傳動單元都配有一個多片離合器，兩個多片離合器都為濕式離合器，使用DSG油。其中，1,3,5和倒車擋通過多片離合器1來控制，2,4,6擋通過多片離合器2來控制。工作時，一個傳動單元始終處于掛擋狀態(tài)，另一個傳動單元也選擇下一個擋位并做好準(zhǔn)備，但是離合器處于分離位置，相應(yīng)離合器工作是由機械電子控制系統(tǒng)根據(jù)要選擇的擋位來控制的。

圖1　02E變速箱工作原理簡圖

202E變速箱控制部分包含的主要元件

2.1　傳感器及開關(guān)

02E變速箱電子控制部分包含的傳感器主要有多片離合器油溫傳感器G509，變速箱輸入轉(zhuǎn)速傳感器G182，變速箱輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195和G196，輸入軸1和2轉(zhuǎn)速傳感器G501和G502，液壓壓力傳感器G193和G194，齒輪油溫傳感器G93，控制單元溫度傳感器G510，換擋執(zhí)行機構(gòu)行程傳感器1至4，分別為G487，G488，G489和G490，方向盤Tiptronic 開關(guān)E438和E439。實物如圖2所示。

圖2　02E變速箱控制部分傳感器及開關(guān)

2.2　控制單元和執(zhí)行機構(gòu)

02E變速箱電子控制部分還包含控制單元J743，執(zhí)行機構(gòu)包含5個電磁閥N88，N89，N90，N91，N92和6個調(diào)壓閥N215，N216，N217，N218，N233，N371。控制單元和執(zhí)行機構(gòu)如圖3所示。

圖3　控制單元和執(zhí)行機構(gòu)

302E變速箱控制部分各元件分析

3.1　傳感器分析

3.1.1G182，G501和G502

變速箱輸入轉(zhuǎn)速傳感器G182安裝于變速箱內(nèi)，用來測量變速箱輸入轉(zhuǎn)速。G501和G502都安裝于機械電子單元內(nèi)，其中G501用來測量輸入軸1的轉(zhuǎn)速，G502用來測量輸入軸2的轉(zhuǎn)速[1]。G182，G501和G502測量的信號一起用來計算多片離合器的滑轉(zhuǎn)率，電子控制單元可以借助計算的離合器滑轉(zhuǎn)率來更精確地控制離合器結(jié)合和分離。

3.1.2G509

多片離合器油溫傳感器G509安裝于變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器G182的殼體內(nèi)。因為多片離合器內(nèi)的油要承受較大的熱應(yīng)力，所以變速箱內(nèi)此處的油溫較高。而G509就是用來測量多片離合器出口處DSG油的溫度[2]。電子控制單元利用G509的信號，調(diào)節(jié)離合器冷卻油的流量，并采取其它措施來保護變速箱。

3.1.3G195和G196

G195和G196兩個傳感器以對置方式安裝在機電控制單元上的一個殼體內(nèi)，共同掃描輸出軸2上的同一個脈沖信號，這樣兩個傳感器彼此之間就會產(chǎn)生偏差，即G195的信號為“高電平”，G196的信號則為“低電平”[3]。電子控制單元借助這些信號可以識別汽車的車速和行駛方向。比如：行駛方向可以通過信號彼此之間的偏差識別，如果汽車改變行駛方向，信號就會以相反的順序到達電子控制單元。

3.1.4G193和G194

G193和G194兩個傳感器都安裝于機械電子單元的電液控制單元內(nèi)，這兩個壓力傳感器都是由一對層狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電極板組成，上部極板附在陶瓷隔膜上，只要壓力發(fā)生變化，該隔膜就會彎曲變形，離合器片之間的距離就會發(fā)生改變。其中G193液壓壓力傳感器測量多片離合器K1承受的壓力，G194液壓壓力傳感器測量多片離合器K2承受的壓力。機械電子控制單元ECU借助測量的信號來精確調(diào)節(jié)多片離合器[4]。

液壓壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4　液壓壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.5G93和G510

G93和G510兩個傳感器都安裝于機械電子單元內(nèi)，機械電子單元始終被DSG油所包圍，其中G93直接測量齒輪油的溫度，G510直接測量控制單元的溫度，機械電子控制單元ECU借助測量的信號及時采取措施降低油溫，避免機械電子單元和齒輪油過熱。

3.1.6G487，G488，G489和G490

G487，G488，G489和G490四個行程傳感器都安裝于機械電子單元內(nèi)，這些傳感器都是利用選擋撥叉上的磁鐵產(chǎn)生一個信號，控制單元利用該信號識別換擋執(zhí)行機構(gòu)的位置。其中G487用于1，3擋，G488用于2，4擋，G489用于6和倒擋，G490用于5和空擋。

行程傳感器示意圖如圖5所示。

圖5　行程傳感器示意圖

3.2　執(zhí)行機構(gòu)分析

N88，N89，N90，N91和N92五個電磁閥都安裝于機械電子單元的電液控制單元內(nèi)，其中N88，N89，N90，N91四個閥門是“是/否型”閥門，通過多路轉(zhuǎn)換器滑閥控制至所有換擋執(zhí)行機構(gòu)的油壓。當(dāng)電磁閥未通電時，壓力油無法到達換擋執(zhí)行機構(gòu)處[5]?？刂品止の浑姶砰yN88控制1擋和5擋的選擋油壓，電磁閥N89控制3擋和空擋的選擋油壓，電磁閥N90控制2擋和6擋的選擋油壓，電磁閥N91控制4擋和倒擋的選擋油壓。而電磁閥N92控制液壓控制單元內(nèi)的多路轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開啟電磁閥N92，可以選擇2，4和6擋，當(dāng)關(guān)閉電磁閥N92，可以選擇1，3，5和倒擋。

3.2.2N215，N216，N217，N218，N233和N371

N215，N216，N217，N218，N233和N371六個調(diào)壓閥都安裝于機械電子單元的電液控制單元內(nèi)，其中N215和N216用于控制多片離合器的壓力，具體分工為N215控制多片離合器K1，N216控制多片離合器K2；調(diào)壓閥N217是主調(diào)壓閥，用于調(diào)節(jié)機械電子液壓系統(tǒng)內(nèi)的主壓力，調(diào)節(jié)主壓力的依據(jù)是離合器的壓力，而離合器的壓力又取決于發(fā)動機扭矩，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速溫度可用于校正主壓力；調(diào)壓閥N218是冷卻油閥，用于通過一個液壓滑閥控制冷卻油的流量，控制單元通過多片離合器油溫度傳感器G509的信號來控制這個閥門；調(diào)壓閥N233和N371是控制機械電子單元閥箱內(nèi)的安全滑閥，當(dāng)變速箱相關(guān)部分出現(xiàn)與安全有關(guān)的故障時，安全滑閥使該部分液壓壓力與系統(tǒng)隔開[6]。

402E變速箱控制部分各元件信號失靈時的應(yīng)對措施

4.1　傳感器信號失靈時的應(yīng)對措施

4.1.1G182，G501和G502信號失靈時的應(yīng)對措施

因為變速箱輸入轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速相同，所以分析并通過試驗證實得出，當(dāng)變速箱輸入轉(zhuǎn)速傳感器G182信號失靈時，控制單元使用來自CAN的發(fā)動機轉(zhuǎn)速值來代替；輸入軸1轉(zhuǎn)速傳感器G501，經(jīng)試驗證實，車輛只能以2擋行駛，輸入軸2的轉(zhuǎn)速傳感器 G502信號失靈時，經(jīng)試驗證實，車輛只能以1擋和3擋行駛。

4.1.2G509信號失靈時的應(yīng)對措施

因為G509是用來測量多片離合器出口處DSG油的溫度，所以分析并通過試驗證實得出，當(dāng)多片離合器油溫度傳感器G509信號失靈時，可用齒輪油溫度傳感器G93和控制單元溫度傳感器G510的信號值來代替。

4.1.3G195和G196信號失靈時的應(yīng)對措施

非線性偏微分方程有很多的應(yīng)用，尤其是非線性方程的孤子解，在工程、光纖和物理等領(lǐng)域都起著很重要的作用。因此求解非線性偏微分方程的孤子解變得越來越重要了，但是它的求解是非常困難的，尤其是高階非線性偏微分方程。直到最近幾十年，隨著計算機軟件的發(fā)展，如MATLAB、Mathematica等，許多的求解非線性偏微分方程孤子解的方法被提出，非線性方程求解方向獲得很大發(fā)展[1-16]。

因為電子控制單元借助G195和G196的測量信號可以識別汽車的車速和行駛方向，所以分析并通過試驗證實得出，當(dāng)變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195和G196信號失靈時，控制單元將使用來自ABS控制單元的車速和行駛方向信號來代替。

4.1.4G193和G194信號失靈時的應(yīng)對措施

因為G193液壓壓力傳感器測量多片離合器K1承受的壓力，G194液壓壓力傳感器測量多片離合器K2承受的壓力，所以分析并通過試驗證實得出，當(dāng)液壓壓力傳感器G193和G194信號失靈時或無壓力時，相關(guān)變速箱部分將從整個系統(tǒng)中脫開。此時，車輛只能以1擋和3擋或者2擋行駛[7]。

4.1.5G93和G510信號失靈時的應(yīng)對措施

因為G93直接測量齒輪油的溫度，G510直接測量控制單元的溫度，所以分析并通過試驗證實得出，當(dāng)液壓壓力傳感器G93和G510信號失靈時，若齒輪油溫度超過138 ℃時，機械電子單元直接控制降低發(fā)動機扭矩，若齒輪油溫度超過145 ℃時，不再向多片離合器供油，離合器保持分離狀態(tài)。

4.1.6G487，G488，G489和G490信號失靈時的應(yīng)對措施

因為控制單元利用該傳感器信號識別相應(yīng)換擋執(zhí)行機構(gòu)的位置，所以，如果某個傳感器信號失靈，無法發(fā)送信號，受影響的變速箱部分將會從整個系統(tǒng)中脫開，變速箱將無法掛入相應(yīng)的擋位，比如，G488信號失靈，變速箱將無法掛入2擋和4擋。

4.2　執(zhí)行機構(gòu)信號失靈時的應(yīng)對措施

4.2.1N88，N89，N90，N91和N92信號失靈時的應(yīng)對措施

因為N88，N89，N90，N91控制至所有換擋執(zhí)行機構(gòu)的油壓，所以，如果某個電磁閥信號失靈，無法發(fā)送信號，受影響的變速箱部分將會從整個系統(tǒng)中脫開，經(jīng)試驗證實，此時車輛只能以1擋和3擋或者2擋行駛。N92電磁閥控制液壓控制單元內(nèi)的多路轉(zhuǎn)換器，所以當(dāng)信號失靈時，多路轉(zhuǎn)換器閥將保持在靜止位置，無法通過油壓來啟用，此時車輛將有可能選擇不正確的擋位或損壞。

4.2.2N215，N216，N217，N218，N233和N371信號失靈時的應(yīng)對措施

離合器調(diào)壓閥N215和N216如果信號失靈，故障將在組合儀表中顯示出來，經(jīng)試驗證實，受影響的變速箱部分將從整個系統(tǒng)中脫開；主壓力調(diào)壓閥N217信號失靈時，經(jīng)試驗證實，系統(tǒng)將以最大壓力工作，此時必將導(dǎo)致耗油量增加及產(chǎn)生選擋噪音；冷卻油調(diào)壓閥N218信號失靈時，經(jīng)試驗證實，冷卻油將以最大流量流過多片離合器，此時可能造成環(huán)境溫度較低時換擋困難及耗油量提高；安全調(diào)壓閥N233和N371信號失靈時，經(jīng)試驗證實，受影響的變速箱部分無法再選擇擋位，因為N233控制變速箱部分1的安全滑閥，所以變速箱部分1失靈，車輛只能以2擋行駛，而N371控制變速箱部分2的安全滑閥，所以變速箱部分2失靈，車輛只能以1擋和3擋行駛[3]。

5雙離合變速系統(tǒng)在使用中存在的缺陷

盡管雙離合技術(shù)出現(xiàn)較早，且在汽車上大量應(yīng)用已幾年，但在使用中還是出現(xiàn)了一些問題。以大眾汽車DSG雙離合變速系統(tǒng)為例，不管是在中國市場還是北美和歐洲市場，頻頻出現(xiàn)問題。

2009年10月大眾公司發(fā)出召回通告，召回部分裝備6速DSG雙離合自動變速箱的09款國產(chǎn)邁騰、進口奧迪TT、進口大眾EOS，CC，R36，R36Variant及GTI轎車，涉及車輛總計2 760輛[8]。召回原因：由于油液溫度傳感器可能向控制單元發(fā)送錯誤的溫度信號，在極個別情況下，可能導(dǎo)致控制單元啟動變速箱保護模式，暫時中斷動力輸出，影響行車安全。故障提醒：故障發(fā)生時，儀表板上的擋位指示燈會閃爍，同時剎車踏板指示燈亮起。處理方案：免費維修，更新變速箱控制單元程序，以消除隱患。

但是這樣的處理并未將問題徹底解決，尤其是在交通擁堵的城市中使用時，汽車離合器頻繁處在起步、制動停車及換擋過程中，離合器溫度升高，直接影響到對離合器的控制。如果達不到很高的控制精度及精準(zhǔn)性，一部分車輛就會產(chǎn)生聳動、顫抖、沖擊、突然加速、異響及不能自動換擋等故障現(xiàn)象。

通過以上分析不難看出，作為汽車新技術(shù)的雙離合變速技術(shù)已經(jīng)成熟，而這一成熟技術(shù)在實車上運用自如還有待時間的考驗，在不斷考驗過程中，肯定還有一些具體的問題需要解決。

參考文獻：

[1]黃林彬.汽車自動變速器結(jié)構(gòu)與檢修[M].上海：同濟大學(xué)出版社，2010.

[2]杭衛(wèi)星.雙離合直接換擋變速器結(jié)構(gòu)與組成[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3]馬文波.DSG變速器[M].北京：人民交通出版社，2009.

[4]汪貴行,汪學(xué)慧.濕式與干式DSG雙離合變速器結(jié)構(gòu)與檢修[M].北京：機械工業(yè)出版社,2011.

[5]劉鐵軍,張邦成,王占禮,等.汽車傳動系沖擊耐久性試驗臺控制系統(tǒng)建模及仿真分析[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2011,32(2):109-114.

[6]李軍華.雙離合器變速器控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]：[碩士學(xué)位論文].重慶：西南大學(xué),2009.

[7]吳銘.大眾新一代智能自動變速器7擋DSG[M].北京：機械工業(yè)出版社,2009.

[8]吳際璋,王林超.雙離合器式自動變速器[M].北京：機械工業(yè)出版社,2009.

Countermeasures for DSG control element signal failure

XI Hong-xun

(Institute of Automotive Engineering， Hunan Communication Polytechnic， Changsha 410132, China)

Abstract：With Mass 02E direct shift gearbox as an example, we analyze the main components and get the countermeasures for the gearbox when failure signal response. Also, the features double clutch transmission system are discussed.

Key words：DSG; sensors; countermeasures; defects.

作者簡介：郗宏勛(1978-)，男，漢族，陜西華陰人，湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要從事汽車運用方向研究,E-mail:2669087253@qq.com. 李任江(1968-)，男，漢族，吉林長春人，長春工業(yè)大學(xué)副教授，博士，主要從事機電控制及工業(yè)工程方向研究,E-mail:lirenjiang@ccut.edu.cn.

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(70973034)

收稿日期：2014-06-13 2014-04-11

中圖分類號：U 463

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-1374(2015)01-0032-06

DOI:10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2015.1.07