熊英勇,任翔
(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心,安徽 合肥 230601)
DCT自動(dòng)變速器作是近年來(lái)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛的自動(dòng)變速器,按照離合器工作環(huán)境分干式DCT變速器和濕式DCT變速器。本文介紹的為某公司濕式DCT變速器,它采用雙輸入雙輸出軸、兩組多片濕式離合器以及高度集成化液壓驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì),整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越,滿足自動(dòng)快速換擋及駕駛舒適性要求。
在市場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中,離合器壓力異常是較為常見故障之一,該故障導(dǎo)致車輛行駛中頓挫沖擊或無(wú)法換擋,嚴(yán)重影響客戶駕駛體驗(yàn)。如何在售后服務(wù)中快速確認(rèn)故障原因并消除故障成為技術(shù)部門重要工作之一。
圖1 離合器控制示意圖
離合器壓力控制采用電控液動(dòng)設(shè)計(jì),通過(guò)離合器壓力控制電磁閥實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié),離合器壓力傳感器監(jiān)控系統(tǒng)壓力。當(dāng)變速器正常工作時(shí),控制器TCU根據(jù)各相關(guān)模塊工作信號(hào),計(jì)算此時(shí)離合器所需壓力,即離合器期望壓力P_Des,再根據(jù)離合器壓力控制電磁閥 P/I(壓力/電流)特性曲線,加載對(duì)應(yīng)電流到離合器壓力控制電磁閥,實(shí)現(xiàn)離合器壓力P_Act控制。
離合器壓力異常是指TCU期望離合器壓力值P_Des與離合器際壓力P_Act差值超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。
圖2 壓力異常表現(xiàn)
離合器壓力控制作為DCT變速器最重要的控制項(xiàng)目,壓力異常對(duì)整個(gè)變速器功能及性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響:
(1)觸發(fā)變速器保護(hù)功能,限制變速器工作擋位或斷開動(dòng)力傳遞,產(chǎn)生安全隱患;
(2)可能導(dǎo)致兩個(gè)離合器同時(shí)結(jié)合,引起變速器內(nèi)部損壞,喪失使用功能;
(3)車輛在掛擋、起步、行駛等使用過(guò)程中頓挫沖擊,影響舒適性。
從控制原理分析,主要影響因素可以從液壓、電控兩個(gè)方面分析。
液壓系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行系統(tǒng),將程序動(dòng)作轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)離合器控制。其主要由液壓油、油道、離合器壓力控制電磁閥、油泵、雙離合器5個(gè)組成部分。
液壓系統(tǒng)失效主要表現(xiàn)為供壓不足或供壓過(guò)高,即系統(tǒng)實(shí)際壓力P_Act低于或高于軟件控制需求值P_Des。
圖3 液壓系統(tǒng)FTA分析
電控系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)構(gòu)的控制單元,TCU根據(jù)各傳感器數(shù)據(jù),控制和監(jiān)控系統(tǒng)壓力。其主要由TCU、電路、壓力傳感器3個(gè)部分組成。
電控單元失效主要表現(xiàn)為TCU控制策略BUG、TCU硬件故障、線束短路斷路、壓力傳感器輸出信號(hào)異常等。
圖4 電控系統(tǒng)FTA分析
本章主要從液壓系統(tǒng)、壓力傳感器兩個(gè)方面進(jìn)行研究。
液壓系統(tǒng)故障主要表現(xiàn)為系統(tǒng)供壓不足或供壓過(guò)高。根據(jù)液壓系統(tǒng)影響因素分析,常見故障為油量低、系統(tǒng)泄露、油泵故障。
4.1.1 油量少故障診斷
油量檢查作為售后保養(yǎng)常見檢查項(xiàng)目,根據(jù)變速器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方法不同,以某公司DCT變速器為例,通過(guò)溢流管檢查方法來(lái)判斷:
(1)變速器油溫40°C±5°C范圍內(nèi),P擋發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)下,通過(guò)設(shè)備使液壓控制模塊及電磁閥充油充分;
(2)上述操作完成后,保持 P擋發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài),舉升車輛;
(3)松開油底殼放油螺栓;
(4)有油從溢流管流出,判定油量滿足要求,反之判定油量不足。
4.1.2 油泵故障、系統(tǒng)泄露故障診斷
油泵故障與系統(tǒng)故障,主要是通過(guò)控制油泵電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力,利用離合器壓力傳感器讀值,確認(rèn)壓力是否跟隨,具體方法如下:
(1)車輛怠速狀態(tài)下,使用售后診斷設(shè)備將離合器壓力控制電磁閥全部打開,此時(shí)讀取壓力傳感器數(shù)值為油泵工作時(shí)的系統(tǒng)壓力;
(2)手動(dòng)控制油泵轉(zhuǎn)速或電流,記錄壓力傳感器讀取壓力,確認(rèn)壓力值是否在設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速或電流對(duì)應(yīng)的壓力值范圍內(nèi);
(3)若滿足,系統(tǒng)無(wú)故障;若不滿足,油泵存在故障或系統(tǒng)有泄露;
(4)利用油泵故障對(duì)液壓系統(tǒng)其他部件(撥叉、冷卻)產(chǎn)生2的影響,通過(guò)簡(jiǎn)單測(cè)試如換擋撥叉自學(xué)習(xí)、升溫冷卻測(cè)試來(lái)判斷油泵是否異常。若測(cè)試成功,油泵無(wú)故障,若不成功,油泵存在問(wèn)題。
4.1.3 電磁閥故障診斷
電磁閥故障主要是利用電磁閥 P/I特性,通過(guò)手動(dòng)加載電流,確認(rèn)壓力是否跟隨的方法進(jìn)行診斷,主要方法如下:
圖5 壓力控制電磁閥P/I特性曲線
(1)怠速狀態(tài)下,小電流階梯加減電磁閥電流,讀取系統(tǒng)壓力值,確認(rèn)是否跟隨正常。
圖6 壓力控制電磁閥電流階梯測(cè)試
(2)若壓力跟隨正常,無(wú)卡滯,若出現(xiàn)不跟隨,電磁閥卡滯。
系統(tǒng)壓力P_Act主要是通過(guò)離合器壓力傳感器讀取,壓力傳感器讀值準(zhǔn)確性決定了系統(tǒng)控制的精確性。壓力傳感器工作原理實(shí)際是將系統(tǒng)的壓力轉(zhuǎn)換成傳感器電壓,然后控制器TCU再將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成壓力數(shù)值,壓力傳感器特性曲線如下:
圖7 壓力傳感器特性曲線
傳感器是否合格主要是從傳感器精度、溫度漂移兩方面考察,以某公司為例,定義壓力傳感判定標(biāo)準(zhǔn):
(1)精度檢查。當(dāng)車輛處于通電狀態(tài)下(未啟動(dòng)),壓力傳感器讀取到的壓力應(yīng)為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?,根?jù)這個(gè)特性,判定壓力傳感器是否滿足精度要求,即上電狀態(tài)下離合器絕對(duì)壓力值滿足100±AkPa認(rèn)為合格(如大氣壓不同則按照當(dāng)?shù)卮髿鈮骸繟kPa判定),超出此范圍可以直接判定壓力傳感器失效。
(2)溫度漂移檢查。壓力傳感器由于處理芯片的各個(gè)電氣元件受到溫度的影響,因此壓力傳感器整體會(huì)表現(xiàn)出隨著溫度的變化,輸出發(fā)生漂移。由于是多個(gè)電氣元件的影響疊加導(dǎo)致的漂移,因此對(duì)于單個(gè)傳感器來(lái)說(shuō),不同壓力和不同壽命下,溫度的漂移影響均是不確定的。對(duì)于不同壓力傳感器來(lái)說(shuō),漂移的方向與大小也是不確定的。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中,根據(jù)生產(chǎn)測(cè)試大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),某公司制定溫度漂移檢查標(biāo)準(zhǔn):變速器油溫 T1-T2℃范圍內(nèi),上電狀態(tài)下讀取離合器絕對(duì)壓力值變化<BKPa,超出此范圍可以直接判定壓力傳感器失效。
在實(shí)際故障診斷過(guò)程中,售后需要有效區(qū)分壓力異常是否為真實(shí)的壓力突變,正確區(qū)分壓力傳感器信號(hào)異常和液壓系統(tǒng)實(shí)際壓力跳變。壓力信號(hào)異常和壓力實(shí)際跳變,都會(huì)對(duì)整車駕駛及整車其他模塊信號(hào)產(chǎn)生影響,但二者產(chǎn)生影響的表現(xiàn)不同,本文研究開發(fā)的售后診斷模塊,利用二者對(duì)車輛駕駛過(guò)程中整車其他模塊信號(hào)參數(shù)變化,診斷故障原因。
控制器TCU開發(fā)壓力異常專用診斷模塊,實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛運(yùn)行過(guò)程中TCU內(nèi)部信號(hào)及整車CAN網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信號(hào),當(dāng)檢測(cè)到壓力信號(hào)異常并滿足診斷條件時(shí),觸發(fā)診斷開關(guān),進(jìn)入診斷模式,主要技術(shù)方案如下:
圖8 診斷邏輯開發(fā)
(1)控制器TCU監(jiān)控TCU內(nèi)部信號(hào)離合器期望壓力P_Des、離合器壓力傳感器讀取壓力值 P_Act,并計(jì)算PΔ=|P_Des- P_Act|;
(2)當(dāng) PΔ>P_門檻值且 TΔ1>T1_門檻值時(shí),進(jìn)入故障診斷模式;
(3)進(jìn)入故障診斷模式后,控制器TCU開始采集整車CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值Tq_Act、整車加速度a、油門位置Gas、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速EngSpd;
(4)計(jì)算診斷時(shí)間TΔ2內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)期望扭矩Tq_Des。根據(jù)油門位置Gas信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速EngSpd,查找發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性表,確定此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)期望扭矩Tq_Des;
(5)計(jì)算診斷時(shí)間 TΔ2內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩差值 TqΔ=|Tq_Des-Tq_ Act|及加速度變化Δa。
(6)故障診斷。當(dāng)TqΔ<Tq_門檻值,aΔ<a_門檻值且TΔ2>T2_門檻值,系統(tǒng)診斷為壓力傳感器信號(hào)異常;當(dāng) TqΔ>Tq_門檻值,aΔ>a_門檻值且TΔ2>T2_門檻值,系統(tǒng)診斷為液壓系統(tǒng)故障,并輸出診斷結(jié)果提示(故障代碼、故障燈)。
圖9 發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性表
車輛出現(xiàn)故障時(shí),售后維修人員從 TCU讀取診斷結(jié)果(故障碼提示信息),根據(jù)故障碼信息,確認(rèn)故障原因。壓力傳感器壓力信號(hào)異常時(shí),系統(tǒng)直接判定,售后更換傳感器即可;診斷結(jié)果為液壓系統(tǒng)故障時(shí),售后人員還需進(jìn)一步檢查確認(rèn),按照液壓故障診斷方法排查油量、電磁閥、油泵及系統(tǒng)泄露問(wèn)題。
本文從DCT變速器壓力控制、壓力異常表現(xiàn)、影響因素分析、故障診斷方法、售后診斷模塊開發(fā)系統(tǒng)論述了壓力異常產(chǎn)生機(jī)理及診斷方法。
隨著自動(dòng)變速器應(yīng)用的普及,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)各主機(jī)廠已經(jīng)開發(fā)或正在開發(fā)具有自主技術(shù)的DCT自動(dòng)變速器,市場(chǎng)面臨的競(jìng)爭(zhēng)除了本身的技術(shù)能力和制造品質(zhì)之外,售后服務(wù)也是各家競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。自動(dòng)變速器售后診斷的專業(yè)性、效率、準(zhǔn)確性決定了顧客滿意度及產(chǎn)品口碑,本文介紹的診斷方法,有效地解決了DCT變速器離合器壓力異常故障液壓系統(tǒng)、離合器壓力傳感器兩者的故障判定,該方法已廣泛應(yīng)用到售后市場(chǎng)故障診斷當(dāng)中。