淺析ZF 8HP電子駐車鎖控制原理及常見故障(下)

◆文/北京 楊老師

(接上期)

三、電子駐車鎖的油路分析

通過上述介紹可以看出，解除P擋的操作是靠著電控和液壓配合來實(shí)現(xiàn)的。那么，當(dāng)駕駛員發(fā)出掛擋信號(hào)，變速器需要解除P擋時(shí)，油路系統(tǒng)是如何工作的呢? 下面，我們就簡單來看一下閥體的油路控制原理(圖10)。

圖10 閥體的油路控制原理

當(dāng)駕駛員發(fā)出掛入其他擋、解除P擋的操作時(shí)，變速器控制模塊首先控制解鎖壓力電磁閥MV1通電，控制油路油壓就通過該解鎖壓力電磁閥分別進(jìn)入到駐車鎖調(diào)節(jié)閥和位置閥中。在駐車鎖調(diào)節(jié)閥中，由于柱塞上側(cè)的控制油腔加壓，使得柱塞向下移動(dòng)，從而控制主油路油壓流入駐車鎖柱塞的油腔，柱塞向下移動(dòng)，帶動(dòng)駐車鎖止器連桿移動(dòng)克服駐車鎖回位彈簧力，打開駐車鎖棘輪，變速器解除P擋。另外，在解除P擋時(shí)，變速器控制模塊也會(huì)控制解鎖保持電磁閥通電，駐車鎖柱塞向下移動(dòng)，柱塞前端的開銷凹槽就會(huì)卡在解鎖保持電磁閥前端的卡片中，使其保持在解鎖狀態(tài)。

解鎖時(shí)，另一路油壓進(jìn)入到位置閥中。那么，這個(gè)位置閥有哪些作用呢？在變速器閥體的介紹中，對(duì)位置閥的描述是：“在變速器閥體上的變速器控制模塊中，集成了渦輪轉(zhuǎn)速傳感器、輸出轉(zhuǎn)速傳感器、用于探測(cè)駐車鎖位置的位置傳感器以及變速器油溫度傳感器?！币簿褪钦f，變速器模塊并非單獨(dú)采用程序中的電子邏輯信號(hào)進(jìn)行擋位判斷與顯示，而是在閥體中裝備有探測(cè)駐車鎖位置的位置傳感器。需要特別強(qiáng)調(diào)的是：檢測(cè)駐車鎖位置的位置傳感器并非直接檢測(cè)駐車鎖閥中的柱塞位置，而是檢測(cè)位置閥中柱塞的位置。

簡單來說：位置閥是控制模塊用來監(jiān)測(cè)駐車鎖狀態(tài)的液壓位置閥芯，而駐車鎖閥則是控制駐車鎖執(zhí)行油路的控制閥芯！

四、電子駐車鎖的故障應(yīng)急設(shè)計(jì)策略

駐車鎖閥和位置閥中的閥芯，除了受控于“解鎖壓力電磁閥MV1”，還有兩條油路。這兩條油路有什么作用？為什么要引入其他油路來控制這兩個(gè)閥芯呢? 下面，我們就來看一下如圖11所示的相關(guān)油路。

圖11 離合器油壓控制

從圖10、圖11所示的兩張油路圖，我們不難發(fā)現(xiàn)，駐車鎖閥不僅受控于解鎖壓力電磁閥MV1，還引入了離合器C執(zhí)行器的油壓控制。當(dāng)離合器C結(jié)合時(shí)候，離合器的油壓就被引入駐車鎖閥，確保駐車鎖仍處于打開位置。而位置閥不僅受控于解鎖壓力電磁閥MV1，而且還受控于離合器C和離合器E的油路。從表1所示不同擋位時(shí)電磁閥的工作狀態(tài)來看，擁有解鎖壓力電磁閥MV1和解鎖保持電磁閥就足夠完成掛出P擋解鎖、非P擋保持的狀態(tài)。但為什么還需要上述兩條油路？難道還有其他的用途？確實(shí)還有其他用途。因?yàn)樵O(shè)計(jì)師不僅要確保正常狀態(tài)下駐車鎖的工作無誤，還要充分靠故障模式和備用模式下變速器的安全和使用。

假設(shè)車輛在行駛中，因事故或變速器系統(tǒng)故障導(dǎo)致突然斷電，那么解鎖壓力電磁閥、解鎖保持電磁閥都會(huì)斷電，駐車鎖就會(huì)靠著回位彈簧的力度自動(dòng)插回駐車狀態(tài)，此時(shí)輸出傳動(dòng)軸突然被駐車棘輪制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車輪將立即抱死，車輛立即就會(huì)處于危險(xiǎn)狀態(tài)！為了避免這種極端故障模式時(shí)的安全事故，駐車鎖就必須在行駛中一直處于保持打開的狀態(tài)，因此就需要引入一個(gè)額外的油壓，使得變速器控制模塊在故障時(shí)，即便是在模塊斷電的嚴(yán)重故障下，也能保持駐車鎖打開的狀態(tài)。

在駐車鎖閥中為何引入的是離合器C的油路? 而不是離合器A、B、D或E的油路？這一點(diǎn)又與8HP變速器電磁閥的故障模式保護(hù)設(shè)計(jì)策略直接相關(guān)。因?yàn)殚y體中離合器C的電磁閥采用的是反向(下降)的電流壓力特性曲線控制，電流越大、輸出壓力越??；反之，電流越小，輸出壓力越大。ZF 8HP電磁閥的電流壓力特性曲線如圖12所示。

圖12 電子壓力控制閥特性曲線

顯然，因?yàn)殡x合器C的壓力電磁閥EDS C是電流-壓力反向的特性曲線，所以在車輛行駛過程中，因變速器故障突然斷電時(shí)，離合器C的壓力電磁閥EDS C即便斷電，仍會(huì)有最高的控制油壓輸出。也就說此狀態(tài)仍會(huì)有油壓使得駐車鎖閥處于打開狀態(tài)！同時(shí)，由于系統(tǒng)油壓電磁閥EDS SYS仍是一個(gè)反向的特性曲線，所以即便是在這種變速器斷電的嚴(yán)重故障下，駐車鎖還可以保持處于被打開的狀態(tài)，避免駐車鎖錯(cuò)誤插入而發(fā)生危險(xiǎn)。

同樣，在位置閥中為何引入離合器C和離合器E的油路? 而不是離合器A、B或D的油路? 要回答這個(gè)問題需要從各擋位對(duì)應(yīng)的執(zhí)行元件工作狀態(tài)講起。表2是ZF 8HP變速器處于不同擋位時(shí)各離合器的工作狀態(tài)。

表2 不同擋位時(shí)各離合器的工作狀態(tài)

從表2中，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常有趣的規(guī)律：離合器C和離合器E這兩個(gè)執(zhí)行部件僅工作在D1～D8的前進(jìn)擋位中，而在P擋、R擋和N擋時(shí)沒有工作油壓。我們?cè)倩剡^頭查閱圖10、圖11中的位置閥及油路，其上端的油壓正是離合器C和離合器E的工作油壓。因此，位置閥上端的柱塞僅有兩個(gè)位置：PRN位置以及前進(jìn)D擋位置。當(dāng)變速器處于P擋、R擋或N擋位置時(shí)，上柱塞處于頂端；當(dāng)變速器處于前進(jìn)D擋時(shí)，上柱塞處于下端位置。而位置閥下端的下柱塞則是提供用于驅(qū)動(dòng)擋的主油路離合器C、D、E的油壓，僅在P擋關(guān)閉位置閥的下柱塞位于上位，而在非P擋(處于R擋、N擋或D擋)時(shí)，位置閥的下柱塞位于下位。因此，變速器控制模塊TCM根據(jù)這兩個(gè)位置來區(qū)分P擋和非P擋。位置閥安裝在上閥體中，具體位置如圖13所示。

變速器處于R擋、N擋或D擋位置時(shí)，變速器模塊及儀表顯示的擋位信息是通過程序邏輯來進(jìn)行分辨。變速器控制模塊通過接收掛擋桿模塊GWS的信號(hào)，控制解鎖電磁閥、解鎖保持電磁閥的工作來實(shí)現(xiàn)。

圖13 位置閥在上閥體中的位置

圖14 駐車鎖應(yīng)急解鎖拉線

圖15 無應(yīng)急解鎖拉線解除機(jī)械駐車鎖的操作方法

圖16 電子應(yīng)急解鎖操作方法

五、電子駐車鎖應(yīng)急解鎖及自動(dòng)啟停工作策略

電子駐車鎖采用油壓驅(qū)動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)開鎖和閉鎖。駐車鎖的解鎖狀態(tài)是由液壓及電磁鐵來保持的。因此，當(dāng)車輛出現(xiàn)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)無油壓時(shí)，就需要采用應(yīng)急解鎖的方法來打開電子駐車鎖。

早期的8HP變速器，一般都設(shè)計(jì)有應(yīng)急解鎖拉線結(jié)構(gòu)。駕駛員無需下車，在車內(nèi)的水杯架下或左前A柱的位置設(shè)有專門的把手，擰動(dòng)或拉起把手即可帶動(dòng)拉線，打開駐車鎖。駐車鎖應(yīng)急解鎖拉線如圖14所示。

對(duì)于裝有后期改進(jìn)型8HP變速器的車型，有些并沒有設(shè)計(jì)應(yīng)急解鎖拉線，解除機(jī)械駐車鎖時(shí)，需要在車底下，擰起解鎖螺釘，向上頂起駐車連桿從而打開駐車鎖，其操作方法如圖15所示。

在一些特殊情況下，如發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)，但啟動(dòng)馬達(dá)可以帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，8HP變速器設(shè)計(jì)有電子應(yīng)急解鎖系統(tǒng)。對(duì)于裝有電子應(yīng)急解鎖系統(tǒng)的車型來說，應(yīng)急解鎖的操作方法(圖16)及注意事項(xiàng)如下：

1.進(jìn)行變速器電子應(yīng)急開鎖前，必須采取防溜車措施；

2.踩下制動(dòng)踏板，并在整個(gè)操作過程中保持制動(dòng)狀態(tài)；

3.按壓啟動(dòng)/停止按鈕，使啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間；

4.按住開鎖按鈕；

5.將選擋開關(guān)向前移動(dòng)一擋并保持2s；

6.松開選擋開關(guān)，然后再次短促向前移動(dòng)一擋；

7.當(dāng)儀表臺(tái)顯示變速器擋位處于N擋位置，表示變速器已經(jīng)通過電子應(yīng)急解鎖系統(tǒng)開鎖；

8.如果再次操作啟動(dòng)/停止按鈕，在儀表臺(tái)不顯示檢查控制信息的情況下可重新啟用駐車鎖。

另外，現(xiàn)在很多車型都裝備了自動(dòng)啟停系統(tǒng)(START &STOP SYS)。那么，對(duì)于帶有啟停系統(tǒng)的車型，在熄火狀態(tài)時(shí)8HP自動(dòng)變速器上的電子駐車鎖又是如何配合和滿足駐車鎖打開的呢？

因?yàn)樽詣?dòng)啟停系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于熄火狀態(tài)，變速器需要保持駐車鎖打開狀態(tài)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火狀態(tài)時(shí)，由于變速器油泵沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，所以也就沒有油壓。此時(shí)，變速器控制模塊會(huì)繼續(xù)控制解鎖保持電磁閥處于通電狀態(tài)，此時(shí)駐車鎖機(jī)構(gòu)僅在保持電磁鐵的作用下克服回位彈簧力，使駐車機(jī)構(gòu)保持在打開狀態(tài)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變速器油泵轉(zhuǎn)動(dòng)、油路再次獲得油壓，解鎖壓力電磁閥依然控制解鎖油壓驅(qū)動(dòng)解鎖柱塞向解鎖方位驅(qū)動(dòng)，確保駐車鎖機(jī)構(gòu)在油壓下保持在打開位置。

根據(jù)以上控制過程，筆者認(rèn)為在自動(dòng)啟停工作、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火及在啟動(dòng)的瞬間，電子駐車鎖僅在解鎖保持電磁鐵的作用下保持打開狀態(tài)，因此，這個(gè)階段也是整個(gè)8HP變速器電子駐車鎖機(jī)構(gòu)最薄弱、最容易出現(xiàn)故障的時(shí)刻。

六、電子駐車鎖常見故障解析

筆者通過總結(jié)平時(shí)工作中接觸的大量案例，發(fā)現(xiàn)有兩種典型的故障經(jīng)常出現(xiàn)在ZF 8HP變速器電子駐車鎖控制系統(tǒng)中：其一是駐車鎖止器錯(cuò)誤插入，另一個(gè)是駐車鎖止器錯(cuò)誤退出。

顧名思義，“駐車鎖止器錯(cuò)誤插入”的含義是：駕駛員(控制模塊)的控制指令是駐車鎖解鎖，駐車鎖機(jī)構(gòu)保持在解鎖狀態(tài)，但實(shí)際上駐車鎖檢測(cè)結(jié)果確卻是鎖止的狀態(tài)。而“駐車鎖止器錯(cuò)誤退出”的含義恰恰相反：駕駛員(控制模塊)的控制指令是需要鎖上駐車鎖，駐車機(jī)構(gòu)保持在鎖止?fàn)顟B(tài)，但是實(shí)際駐車鎖確是未上鎖，且保持在解鎖的狀態(tài)。

ZF 8HP變速器駐車鎖機(jī)構(gòu)的控制策略是：模塊控制兩個(gè)電磁閥→壓力電磁閥控制油壓→油壓驅(qū)動(dòng)柱塞→柱塞帶動(dòng)連桿→連桿動(dòng)作實(shí)現(xiàn)駐車、解鎖。同時(shí)，保持電磁閥負(fù)責(zé)保持解鎖，位置傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)控P擋位置。以上是整個(gè)電控駐車鎖的控制原理，具體的控制流程如圖17所示。

圖17 電子控制駐車鎖控制流程

由圖17所示的控制流程圖，我們可以看出：當(dāng)控制解鎖命令與實(shí)際反饋的插入信號(hào)不匹配時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“駐車鎖止器錯(cuò)誤插入”的故障碼。因此，可能的原因有：控制模塊控制電流不足、油壓或保持電磁閥的性能不良、液壓閥體中的駐車鎖閥或位置閥的閥芯卡滯、位置傳感器性能不良、系統(tǒng)虧油油壓不足以及模塊的電源接地線路虛接等。

根據(jù)筆者近幾年接觸的實(shí)際案例來看，發(fā)生此類故障常見的故障根源多是駐車鎖柱塞端部磨損、保持電磁閥不能有效卡住該柱塞，尤其容易發(fā)生在車輛自動(dòng)啟停熄火或再啟動(dòng)的時(shí)候。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，變速器沒有油壓、確保駐車鎖打開的油壓消失，因此只靠駐車解鎖保持電磁閥的卡滯就容易出現(xiàn)跳回P擋的故障。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)，由于自動(dòng)啟停時(shí)的啟動(dòng)速度大于普通啟動(dòng)、所以在啟動(dòng)電流過大、蓄電池性能不足，在啟動(dòng)的一瞬間系統(tǒng)電壓偏低，負(fù)責(zé)保持的電磁閥不足以卡住鎖止缸柱塞的端部，使得變速器自動(dòng)跳回P擋，車輛出現(xiàn)“駐車鎖止器錯(cuò)誤插入”故障碼。因此，蓄電池性能下降、啟動(dòng)馬達(dá)的工作電流偏低也是導(dǎo)致該問題的可能根源之一。

表3 維修手冊(cè)上對(duì)于“駐車鎖錯(cuò)誤插入”故障碼的解釋之一

表4 維修手冊(cè)上對(duì)于“駐車鎖錯(cuò)誤插入”故障碼的解釋之二

當(dāng)然，上面所介紹的故障現(xiàn)象是發(fā)生在自動(dòng)啟停工作期間，同時(shí)筆者也發(fā)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當(dāng)駕駛員掛出P擋時(shí)，有時(shí)擋位也會(huì)再次跳回P擋。雖然這些現(xiàn)象都是跳回P擋，顯然第二種故障表現(xiàn)是發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可能的故障原因是油壓不足、壓力電磁閥性能不良、閥芯卡滯、柱塞泄壓等。目前來看，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)變速器存在漏油、油位偏低，就會(huì)影響變速器主油路油壓，常常會(huì)引發(fā)換擋桿無法從P擋推出的故障現(xiàn)象。

變速器“駐車鎖止器錯(cuò)誤退出”的故障報(bào)警多出現(xiàn)在啟動(dòng)瞬間，或從驅(qū)動(dòng)擋位掛回P擋時(shí)。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)駕駛員未操作掛擋，但是駐車鎖會(huì)自動(dòng)打開一下，之后重新回復(fù)到P擋的故障現(xiàn)象，這主要是由啟動(dòng)瞬間電磁閥自檢所導(dǎo)致的。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，電磁閥會(huì)進(jìn)行自檢，而此時(shí)由于電磁閥偏離預(yù)設(shè)的特性曲線，會(huì)把油壓錯(cuò)誤地引入到駐車鎖止缸柱塞中，從而使得駐車鎖出現(xiàn)短暫的錯(cuò)誤打開。

車輛停車時(shí)，無法從其他擋位掛回P擋，更多的可能是應(yīng)急解鎖拉線卡滯在打開位置。當(dāng)駐車鎖止器被錯(cuò)誤地應(yīng)急解鎖后，駐車鎖將無法退回到P擋位置，此時(shí)會(huì)設(shè)置“駐車鎖止器錯(cuò)誤退出”的故障碼。

需要特別注意的是：由于不同的車型，故障碼的設(shè)置條件會(huì)有所不同。另外，即使是在同一款車上，同一個(gè)“錯(cuò)誤插入”的故障碼會(huì)也會(huì)有不同的級(jí)別及解釋，以區(qū)分故障時(shí)間長短、嚴(yán)重程度、間隙永久故障等。維修人員需要根據(jù)診斷設(shè)備以及合適維修資料，來查詢?cè)摴收洗a的具體含義、故障設(shè)置條件、可能根源以及故障保護(hù)策略等信息。

例如：在某款搭載8HP自動(dòng)變速器的車型中，其維修手冊(cè)中對(duì)于“駐車鎖錯(cuò)誤插入”故障碼就有表3和表4所示的兩種不同解釋。

8HP系列變速器的電控駐車鎖控制原理與常見故障就介紹到這里。希望各位汽修同仁能系統(tǒng)掌握其工作原理，能全面客觀地分析故障原因，準(zhǔn)確快速地排除相關(guān)電子駐車鎖故障！