李 偉，李 游，周萬(wàn)明

（神龍汽車(chē)有限公司技術(shù)中心，湖北 武漢 430056）

保證車(chē)輛的正常行駛，是車(chē)輛最基本的性能目標(biāo)，在匹配雙離合變速器的實(shí)車(chē)路試中，出現(xiàn)儀表*／s燈閃爍及service點(diǎn)亮無(wú)法走車(chē)的故障 （故障代碼P081C-97），故障發(fā)生在紅綠燈停車(chē)掛入P擋，因是拋錨故障，如果無(wú)法在項(xiàng)目階段予以解決，當(dāng)用戶(hù)發(fā)生此類(lèi)缺陷將會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的抱怨及投訴，將對(duì)公司的品牌形象造成一定的負(fù)面影響。本文詳細(xì)闡述了換擋鼓在進(jìn)入及退出P擋時(shí)的工作原理，以及故障產(chǎn)生的原因，通過(guò)對(duì)多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析及驗(yàn)證，調(diào)整STT策略與換擋鼓之間信息交互與協(xié)調(diào)，保證駕駛員換擋請(qǐng)求予以順利實(shí)現(xiàn)，消除了阻礙項(xiàng)，項(xiàng)目的順利投放得以保證。

1 故障原因分析

1.1 變速器擋位信號(hào)

對(duì)于公司雙離合變速器，擋位的信號(hào)主要由幾個(gè)方面組成：電子換擋器信號(hào)、變速器換擋鼓的信號(hào)，以及P擋位置傳感器。

電子換擋器的信號(hào)主要包括：P／R／N／D／M等擋位，代表駕駛員的需求。

變速器換擋鼓的信號(hào)主要是由換擋鼓的角度來(lái)設(shè)計(jì)的，不同的角度代表不同的擋位。

在擋位結(jié)合的情況下，P擋換擋鼓角度為0°，R擋為20°，N擋和D擋為73°。

P擋位置傳感器主要出于安全的角度考慮，專(zhuān)門(mén)對(duì)駐車(chē)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，以確保當(dāng)前是否處于駐車(chē)位置，防止溜坡等安全事故發(fā)生。

電子換擋器的信號(hào)需要與變速器換擋鼓的信號(hào)一致，才能正確識(shí)別出擋位狀態(tài)。

1.2 P擋鎖止機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

雙離合變速器的P擋鎖止換擋機(jī)構(gòu)基本由換擋鼓、電磁閥、解耦連桿、回位彈簧、P位置傳感器、駐車(chē)機(jī)構(gòu)等部分組成，主要負(fù)責(zé)P擋的進(jìn)入和退出操作。如圖1所示。

圖1 P擋機(jī)構(gòu)示意圖

1.2.1 P擋鎖止

當(dāng)駕駛員有P擋鎖止需求時(shí)，由電磁閥控制限位銷(xiāo)伸出①，推動(dòng)解耦連桿旋轉(zhuǎn)②，當(dāng)解耦連桿脫開(kāi)后③，回位彈簧拉動(dòng)駐車(chē)棘爪使棘輪鎖止車(chē)輛④，連接板隨之旋轉(zhuǎn)⑤，實(shí)現(xiàn)P擋鎖止功能的同時(shí)，換擋鼓由當(dāng)前擋位角度 （73°）逐步進(jìn)入P擋0°位置，P位置傳感器檢測(cè)到駐車(chē)機(jī)構(gòu)處于P擋，P擋正式掛入。如圖2所示。

圖2 P擋機(jī)構(gòu)鎖止示意圖

1.2.2 P擋解鎖

當(dāng)駕駛員請(qǐng)求退出P擋時(shí)，則是由換擋鼓率先開(kāi)始移動(dòng)，即由0°逐步轉(zhuǎn)動(dòng)到73°，帶動(dòng)解鎖連桿移動(dòng)，從而使得連接板轉(zhuǎn)動(dòng)以拉動(dòng)駐車(chē)棘爪脫開(kāi)實(shí)現(xiàn)解鎖，同時(shí)P位置傳感器檢測(cè)到非P擋的位置，則退出P擋的整個(gè)操作得以全部完成。

1.3 數(shù)據(jù)分析

為詳細(xì)探究此故障出現(xiàn)的條件，要求15臺(tái)專(zhuān)業(yè)捉蟲(chóng)駕駛員除了正常路試驗(yàn)證外，增加掛入P擋操作：即在紅綠燈路口停車(chē)時(shí)要求掛入P擋，每天每臺(tái)車(chē)嘗試100次以期再現(xiàn)故障。通過(guò)隨車(chē)記錄儀記錄的信息，捕捉到了故障發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖3。

圖3 故障數(shù)據(jù)分析結(jié)果

對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理分析，故障產(chǎn)生的條件如下。

1）駕駛員踩下制動(dòng)踏板，STT啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降。

2）在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)階段，駕駛員擋位的需求由D-P-D，換擋鼓保持73°。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)已停止，換擋鼓開(kāi)始向P擋即0°位置移動(dòng)。

4）駕駛員松開(kāi)制動(dòng)踏板，STT開(kāi)始重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

5）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后，換擋鼓會(huì)繼續(xù)進(jìn)入到P擋位置，然后再開(kāi)始退出P擋位置。

6）換擋鼓停在某一角度處，Pocde被激活，故障出現(xiàn)。

1.4 故障重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)

通過(guò)對(duì)上述故障產(chǎn)生條件進(jìn)行梳理，由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員按照故障出現(xiàn)的條件，進(jìn)行了故障重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖4。

圖4 復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)復(fù)現(xiàn)的故障，梳理出如下幾個(gè)特殊條件。

1）進(jìn)入STT策略時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在逐步降低至0的過(guò)程中，換擋鼓的位置會(huì)被限制移動(dòng) （圖中標(biāo)識(shí)1）。

2）在退出STT策略時(shí)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由0至600tr／min時(shí)，此時(shí)換擋鼓也會(huì)被限制轉(zhuǎn)動(dòng) （圖中標(biāo)識(shí)2）。

3）駕駛員松開(kāi)制動(dòng)踏板，是發(fā)動(dòng)機(jī)重新激活的條件；也是開(kāi)始進(jìn)行安全診斷的起始點(diǎn)。

4）如果駕駛員的換擋操作D->P->D快速完成，如300ms，換擋完成后立即松開(kāi)制動(dòng)，此時(shí)會(huì)激活安全診斷，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到當(dāng)制動(dòng)信息丟失超過(guò)800ms后，換擋鼓仍在嘗試退出P擋，系統(tǒng)認(rèn)為存在安全風(fēng)險(xiǎn)，P081C-97的代碼將會(huì)被激活。

2 P擋無(wú)法退出的原因分析

通過(guò)分析可以得出P擋無(wú)法退出的原因：首先，由于雙離合變速器換擋機(jī)構(gòu)的特殊性，進(jìn)P擋時(shí)，由駕駛員發(fā)出掛入P擋請(qǐng)求，后由電池閥帶動(dòng)整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，換擋鼓隨后轉(zhuǎn)動(dòng)到0°位置；退P擋時(shí)，由換擋鼓率先轉(zhuǎn)出0°位置，隨之帶動(dòng)駐車(chē)棘爪脫出駐車(chē)齒輪，退出P擋來(lái)得以實(shí)現(xiàn)；其次，在STT功能激活時(shí)，當(dāng)用戶(hù)快速地由D-P-D進(jìn)行擋位切換時(shí)，激活了安全診斷的條件。

為了更好地理解故障發(fā)生的條件，先將各信號(hào)之間的關(guān)系展示如下，見(jiàn)圖5。

1）在STT功能激活時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)和重啟的過(guò)程中，換擋鼓的位置都未發(fā)生變化，見(jiàn)圖5中黑色圓圈標(biāo)識(shí)處。

2）在退出P過(guò)程中，制動(dòng)信號(hào)丟失超過(guò)一個(gè)安全診斷的閾值 （即＞800ms），由于駕駛員退出P的意圖仍未實(shí)現(xiàn)，換擋鼓會(huì)繼續(xù)移動(dòng)，但已經(jīng)觸發(fā)了安全條件，系統(tǒng)將禁止換擋鼓的進(jìn)一步退出。

3）在關(guān)閉STT系統(tǒng)時(shí)，按照相同的操作，可以發(fā)現(xiàn)換擋鼓在進(jìn)入和退出P擋的操作都可以很順利地實(shí)現(xiàn)；且實(shí)際路試中，亦未發(fā)現(xiàn)在關(guān)閉STT功能的情況下出現(xiàn)此故障。因此，故障的出現(xiàn)是由STT策略的影響導(dǎo)致。

圖5 換擋鼓控制邏輯示意圖

3 改進(jìn)方案與效果

3.1 STT進(jìn)入時(shí)允許換擋鼓轉(zhuǎn)動(dòng)

在STT進(jìn)入時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)切斷供油，轉(zhuǎn)速逐步降低，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)所需的能量需求在逐步降低，此時(shí)蓄電池可以為換擋鼓的運(yùn)轉(zhuǎn)提供充足的能量。經(jīng)HIL臺(tái)架驗(yàn)證表明，在進(jìn)入STT時(shí)，允許換擋鼓運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)造成任何負(fù)面影響，此處的控制邏輯在后續(xù)的軟件升級(jí)中得以?xún)?yōu)化。圖6為B555軟件的實(shí)車(chē)驗(yàn)證結(jié)果。

圖6 B555軟件的實(shí)車(chē)驗(yàn)證結(jié)果

發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)過(guò)程中有近1500ms的時(shí)間，而換擋鼓進(jìn)入P擋角度的時(shí)間約為800ms，故此階段允許換擋鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，可以為后續(xù)退出P擋的運(yùn)轉(zhuǎn)提供較多時(shí)間，將會(huì)大大降低故障觸發(fā)的概率。

3.2 STT退出時(shí)的優(yōu)化

在STT退出時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要啟動(dòng)，此時(shí)換擋鼓也有轉(zhuǎn)動(dòng)的需求，即當(dāng)變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)有電壓需求，系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先保證發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠成功啟動(dòng)；同時(shí)則會(huì)限制換擋鼓的運(yùn)動(dòng) （減少電壓的需求）。因此當(dāng)STT退出時(shí)，系統(tǒng)限制換擋鼓移動(dòng)的控制邏輯是合理的。

相應(yīng)地，如果更改STT退出的條件，即當(dāng)掛入D時(shí)，首先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，也錯(cuò)開(kāi)換擋鼓的運(yùn)行時(shí)間，經(jīng)過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)工程師交流后得知，STT策略的更改，需要較長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證，而且影響相關(guān)的系統(tǒng)較多，結(jié)合當(dāng)前項(xiàng)目即將進(jìn)入投放階段，則不對(duì)STT整個(gè)策略進(jìn)行演變。

3.3 優(yōu)化快速換擋的控制

從上述可以得知，故障發(fā)生時(shí)，駕駛員在整個(gè)D-P-D的換擋操作都是在0.5s內(nèi)完成的，而實(shí)際用戶(hù)很難會(huì)在1s的時(shí)間內(nèi)完成類(lèi)似操作，但是為了避免故障的發(fā)生，在系統(tǒng)中，如果在1s內(nèi)完成D-P-D的操作，系統(tǒng)則忽略此次的換擋請(qǐng)求，默認(rèn)為是無(wú)效的換擋請(qǐng)求。圖7為B555軟件的實(shí)車(chē)驗(yàn)證結(jié)果。

圖7 B555軟件的實(shí)車(chē)驗(yàn)證結(jié)果

3.4 安全診斷時(shí)間的優(yōu)化

故障發(fā)生時(shí)是在松開(kāi)制動(dòng)踏板，即制動(dòng)信號(hào)置0后800ms內(nèi)，系統(tǒng)仍檢測(cè)到換擋鼓在退出P的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此時(shí)駕駛員的真實(shí)意圖并沒(méi)有得以實(shí)現(xiàn)，因此800ms的時(shí)間設(shè)定是否合理呢？經(jīng)過(guò)與安全診斷專(zhuān)家的充分交流，800ms時(shí)間的設(shè)定，是為了防止當(dāng)駐車(chē)在一定的坡度路面時(shí)，因誤操作而導(dǎo)致的P擋退出 （即1000ms也是一般情況下?lián)Q擋鼓退出P的時(shí)間），故車(chē)輛不會(huì)發(fā)生位置的移動(dòng)，因此也就會(huì)杜絕因溜車(chē)可能產(chǎn)生的事故；如果延長(zhǎng)時(shí)間至1.5s，則意味著可能發(fā)生移動(dòng)的時(shí)間大約為0.5s，也就可能存在發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，綜合上述的解決方案，在安全診斷時(shí)間方面不再進(jìn)行調(diào)整。

3.5 改進(jìn)效果

優(yōu)化升級(jí)后的軟件，在15臺(tái)捉蟲(chóng)車(chē)上繼續(xù)進(jìn)行路試試驗(yàn)，在新軟件共計(jì)試驗(yàn)22500次，行駛里程超過(guò)225000km，未發(fā)生類(lèi)似一起故障，因此認(rèn)為此方案真實(shí)可靠。

4 綜述

本文通過(guò)對(duì)雙離合換擋機(jī)構(gòu)的深入研究，逐步推理出當(dāng)STT策略激活時(shí)，為了系統(tǒng)的安全，限制了換擋鼓的運(yùn)動(dòng)，以致在退出P擋未完成時(shí)，已經(jīng)觸發(fā)了安全診斷閾值。通過(guò)軟件的優(yōu)化升級(jí)，增加了換擋鼓進(jìn)入P擋的時(shí)間，同時(shí)對(duì)駕駛員的操作意圖進(jìn)行識(shí)別，也對(duì)安全診斷閾值的設(shè)定有了更深入的了解和認(rèn)識(shí)，增加了系統(tǒng)的安全可靠性。

由于雙離合變速器的開(kāi)發(fā)是公司全新的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，此問(wèn)題的分析解決，中方技術(shù)人員全程參與分析，并對(duì)問(wèn)題的分析和解決提出獨(dú)到的解決方案及可行性驗(yàn)證，是通過(guò)變速器軟件優(yōu)化來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的一次成功案例。在整個(gè)分析處理過(guò)程中，對(duì)變速器控制原理的理解更加透徹，對(duì)控制原理和設(shè)計(jì)邏輯的合理性也有了新的認(rèn)識(shí)，為雙離合器投放后問(wèn)題的分析和解決積累了可貴的經(jīng)驗(yàn)。

由于該系列變速器會(huì)在公司的更多車(chē)型上匹配使用，因此此次更改的經(jīng)驗(yàn)將反饋到后續(xù)項(xiàng)目中被應(yīng)用和推廣，同時(shí)對(duì)于指導(dǎo)變速器的自主標(biāo)定工作具有實(shí)際的借鑒意義。