深度解析奧迪CVT變速器閉環(huán)控制功能(上)

◆文/北京　薛慶文

當(dāng)前汽車(chē)電控系統(tǒng)中的“閉環(huán)管理技術(shù)”，早已不是新技術(shù)，且在車(chē)輛中的各個(gè)系統(tǒng)都得到廣泛應(yīng)用。然而，在維修中仍有一部分從業(yè)人員對(duì)該技術(shù)理解不夠深刻，尤其是它在不同系統(tǒng)中的應(yīng)用方面。比如，在自動(dòng)變速器電液控制系統(tǒng)中，大家對(duì)“閉環(huán)控制功能”的理解還停留在表面上，認(rèn)為在自動(dòng)變速器主油壓系統(tǒng)有閉環(huán)控制功能，而其他則沒(méi)有這種控制功能；在電控系統(tǒng)中只有壓力傳感器或壓力開(kāi)關(guān)等元件的變速器才具備閉環(huán)控制功能等。顯然，這樣理解是片面的。為此，本文針對(duì)奧迪裝有CVT變速器中“閉環(huán)控制功能”進(jìn)行全面詳細(xì)的深度解析。

什么是閉環(huán)控制？針對(duì)汽車(chē)技術(shù)而言，即汽車(chē)某一系統(tǒng)的電腦通過(guò)接收相關(guān)信息后對(duì)指令信息進(jìn)行的再次修正，并達(dá)到最佳控制結(jié)果，因此，也叫閉環(huán)修正處理功能。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)通過(guò)氧傳感器反饋的信息并對(duì)燃油及點(diǎn)火進(jìn)行修正控制，ABS系統(tǒng)會(huì)通過(guò)輪速等反饋信息并對(duì)各輪制動(dòng)壓力進(jìn)行修正處理，前照燈管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)夜間行車(chē)實(shí)際道路情況信息的采集和處理并自行修正燈光照射情況等。

電子控制自動(dòng)變速器技術(shù)出現(xiàn)在上世紀(jì)八十年代，而世界上第一個(gè)帶有油壓傳感器并具有閉環(huán)控制功能的自動(dòng)變速器是雪鐵龍AL4變速器。而后來(lái)大部分公司開(kāi)發(fā)的自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)均具備這一功能，但值得說(shuō)明的是不帶油壓傳感器或油壓開(kāi)關(guān)的自動(dòng)變速器，并不代表其沒(méi)有“閉環(huán)控制功能”，那么電腦依然可以借助諸如換擋時(shí)間信息、傳動(dòng)比信息、摩擦元件打滑量信息、油溫等信息來(lái)完成相應(yīng)的閉環(huán)控制功能。而我們要深入了解的奧迪01J或01T(變速器型號(hào))型鏈傳動(dòng)CVT變速器，確實(shí)在其控制系統(tǒng)使用了兩個(gè)油壓傳感器。但它的電控系統(tǒng)針對(duì)“閉環(huán)控制功能”來(lái)說(shuō)，所需要的參考信息就多了。同時(shí)其閉環(huán)控制策略也不僅僅圍繞這兩個(gè)壓力傳感器實(shí)施的。我們可以把這個(gè)CVT變速器整個(gè)管理系統(tǒng)與閉環(huán)控制功能有關(guān)的部分分為幾塊詳細(xì)了解，即“離合器閉環(huán)控制”、“鏈條夾緊力閉環(huán)控制”、“離合器自適應(yīng)閉環(huán)控制”以及“保養(yǎng)提示閉環(huán)控制”等。接下來(lái)，先學(xué)習(xí)與這兩個(gè)壓力傳感器有關(guān)的內(nèi)容。

一、離合器閉環(huán)控制功能

在奧迪01J變速器當(dāng)中有兩個(gè)油壓傳感器分別是G193和G194(圖1)，從圖標(biāo)注中不難看出其中G193用來(lái)檢測(cè)離合器的真實(shí)油壓，而G194則用來(lái)檢測(cè)鏈條夾緊力的實(shí)際油壓。

該變速器關(guān)于離合器閉環(huán)控制理論如下：首先由變速器控制模塊J217通過(guò)接收包括來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)ECU傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩信息、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息以及加速踏板位置信息，同時(shí)還有變速器自身系統(tǒng)中的主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速信息(由G182速度傳感器獲得)、變速器油液溫度信息(由G93溫度傳感器獲得)，另外還要結(jié)合來(lái)自ABS系統(tǒng)的制動(dòng)力信息一起計(jì)算出在各種工況下離合器所需要的參與油壓，當(dāng)然在電腦CPU內(nèi)部早已存儲(chǔ)理想的離合器額定油壓。這樣電腦計(jì)算并形成對(duì)離合器壓力調(diào)節(jié)電磁閥N215的驅(qū)動(dòng)電流，并由此形成離合器的油壓。其控制原理如下(圖2)：由油泵到主油壓調(diào)節(jié)閥所形成的系統(tǒng)油壓，作用到離合器壓力調(diào)節(jié)閥KSV處和電磁閥恒壓供油閥VSTV處，此時(shí)由VSTV閥調(diào)節(jié)出非常安全且穩(wěn)定的恒壓(大概在400～500kPa)，分別提供給3個(gè)電磁閥(N215、N216、N88)。當(dāng)電腦計(jì)算好的離合器油壓后并形成對(duì)N215電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流，N215獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電流后一定會(huì)輸出相應(yīng)的信號(hào)油壓，該信號(hào)油壓便作用到離合器壓力調(diào)節(jié)閥KSV的左側(cè)，也由此KSV閥在N215的信號(hào)油壓驅(qū)使形成真正的離合器油壓，離合器油壓形成后，經(jīng)過(guò)安全閥SIV直接去向手動(dòng)閥HS，最終，通過(guò)手動(dòng)閥位置的改變(D或R位置)到達(dá)了終端離合器。值得注意的是，G193壓力傳感器恰恰被安裝在安全閥SIV和手動(dòng)閥HS油路之間，因此，G193所獲得就是離合器的真實(shí)油壓。為了形成一個(gè)很好的閉環(huán)控制，電腦一定要在離合器真實(shí)油壓和額定油壓間進(jìn)行比較，然后再次修正并調(diào)整N215電磁閥的驅(qū)動(dòng)電流，一直讓真實(shí)油壓與額定油壓相接近，以確保最終得到一個(gè)最理想狀態(tài)下的離合器控制油壓。

二、鏈條夾緊力閉環(huán)控制功能

壓力傳感器G194用來(lái)檢測(cè)鏈傳動(dòng)中鏈條夾緊力油壓(圖3)，不過(guò)在其閉環(huán)控制功能里電腦無(wú)法完成該壓力的修正調(diào)節(jié)功能，也就是說(shuō)當(dāng)鏈條夾緊力的油壓不正確時(shí)(過(guò)高或過(guò)低時(shí))電腦通過(guò)閉環(huán)修正功能不能直接來(lái)調(diào)節(jié)該油壓，而只能再次修正N215電磁閥的電流以實(shí)現(xiàn)這已閉環(huán)功能。因?yàn)閺哪撤N程度上講，離合器的油壓與鏈條夾緊力的油壓是成比例關(guān)系的。

但鏈條夾緊力的油壓在各種工況下的變化，通過(guò)一個(gè)機(jī)械液壓式扭矩傳感器來(lái)協(xié)調(diào)，因?yàn)殒湕l夾緊力在傳動(dòng)比不變的情況下取決于離合器的輸入扭矩，輸入扭矩大鏈條加緊力就會(huì)大，反之輸入扭矩小夾緊力也跟著變?。辉谳斎肱ぞ夭蛔兊那闆r下取決于傳動(dòng)比的大小，傳動(dòng)比較大時(shí)(車(chē)輛起步或低速行駛時(shí))鏈條夾緊力大一些(防止打滑)，反之傳動(dòng)比小時(shí)(車(chē)輛高速行駛時(shí))鏈條夾緊力也會(huì)適當(dāng)?shù)男∫恍?扭矩傳感器及夾緊力變化原理在此不做詳細(xì)說(shuō)明)。從電腦閉環(huán)控制功能來(lái)說(shuō)G194雖然是檢測(cè)鏈條夾緊力油壓的，但電腦最終實(shí)施閉環(huán)修正時(shí)，其實(shí)也是改變離合器油壓調(diào)節(jié)電磁閥N215的驅(qū)動(dòng)電流，以使鏈條有一個(gè)最合適的夾緊力。

了解關(guān)于鏈條夾緊力油壓的閉環(huán)修正功能后，我們不難想象當(dāng)鏈條夾緊力油壓或油路系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，電腦會(huì)錯(cuò)誤地調(diào)整離合器的油壓。此時(shí)在故障診斷與修理時(shí)，一定不要忽略這一點(diǎn)，“不要頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”。筆者曾經(jīng)發(fā)表過(guò)主題為“解析奧迪CVT變速器外部濾清器堵塞后對(duì)離合器匹配控制的影響”的文章，其中介紹當(dāng)鏈條夾緊力油壓或油路發(fā)生故障時(shí)，電腦會(huì)通過(guò)閉環(huán)控制功能去修正離合器的油壓，此時(shí)大多的故障現(xiàn)象體現(xiàn)在離合器的傳遞扭矩。

大家容易忽略一個(gè)問(wèn)題，即鏈輪缸內(nèi)的油壓(鏈條夾緊力的油壓)與冷卻管路內(nèi)的冷卻油壓之間是一個(gè)什么樣的關(guān)系。首先我們要知道鏈輪缸內(nèi)的CVTF油液溫度是最高的(鏈條在鏈輪上采用的是擺銷(xiāo)鏈錐面間滾動(dòng)摩擦，滾動(dòng)摩擦?xí)?lái)大量的熱源)。因此，高溫狀態(tài)的CVTF液壓油必須要到冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，由于冷卻油路的設(shè)計(jì)原因，它在冷卻器的回油管路中串聯(lián)了一個(gè)壓力濾清器(圖4)，該濾清器會(huì)把整個(gè)循環(huán)管路中的顆粒和雜質(zhì)過(guò)濾，這樣變速器在長(zhǎng)時(shí)間工作中所形成油泥、磨損顆?；螂s質(zhì)都集中在該壓力濾清器中，并影響過(guò)濾能力從而形成堵塞過(guò)程，且形成油路中的背壓。此背壓最終倒推在鏈輪缸內(nèi)并被G194一起計(jì)算并檢測(cè)到(平常正常時(shí)靠扭距傳感器自身來(lái)調(diào)整)。此時(shí)電腦會(huì)通過(guò)改變N215電磁閥電流來(lái)調(diào)節(jié)離合器油壓，從而會(huì)出現(xiàn)車(chē)輛沒(méi)有爬行、起步無(wú)力等現(xiàn)象。

小結(jié)：結(jié)合圖5我們針對(duì)G193和G194兩個(gè)油壓傳感器進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，G193僅僅是用來(lái)在離合器使用壽命內(nèi)電腦完成的離合器油壓閉環(huán)修正功能。而G194其實(shí)不僅僅用來(lái)完成鏈條夾緊力的檢測(cè)功能，最終通過(guò)改變離合器油壓來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉環(huán)控制功能；同時(shí)在離合器起步扭矩控制功能及離合器自適應(yīng)功能中也起到一個(gè)非常重要的角色(在后面內(nèi)容會(huì)體現(xiàn)出來(lái))。這樣如果我們形象把G193和G194比作發(fā)動(dòng)機(jī)的氧傳感器的話，那么G194一定是主氧傳感器而G193頂多就是一個(gè)副氧傳感器。這是因?yàn)樵谡麄€(gè)閉環(huán)控制功能里G193的控制范圍小而G194的控制范圍要大一些。(未完待續(xù))