大眾DQ200型DSG變速器的故障分析(上)

◆文/北京 薛慶文

從目前市場情況來看，終端消費(fèi)者對大眾DQ200變速器故障現(xiàn)象的投訴中“2擋抖動”現(xiàn)象居首位，其次是“升擋抖動”和“起步抖動”、“死亡閃爍”、“偶爾無動力”及“異響”等故障現(xiàn)象。接下來我們將從故障形成原因開始進(jìn)行分析。

一、“2擋抖動”現(xiàn)象

從故障定義來看“2擋抖動”現(xiàn)象并不是變速器在換擋點(diǎn)上表現(xiàn)出來的，而是變速器在D擋位以2擋滑行時，再次踩加速踏板時表現(xiàn)出的一種抖動。特別是車速降至10km/h左右時的突然再加速并且用力踩加速踏板時表現(xiàn)尤為明顯，同時車輛運(yùn)行工況恰好又是處于轉(zhuǎn)彎過程中，此時故障現(xiàn)象就更加容易出現(xiàn)。

1.故障原因分析

由于故障現(xiàn)象出現(xiàn)在2擋的運(yùn)行過程中，因此與變速器內(nèi)部機(jī)械齒輪的傳遞沒有關(guān)系，而極有可能是2擋在動力傳遞過程中K2離合器摩擦產(chǎn)生的或者是發(fā)動機(jī)輸出扭矩所產(chǎn)生的共振頻率與離合器摩擦產(chǎn)生的共振頻率重疊在一起導(dǎo)致的。在DQ200變速器當(dāng)中的兩個離合器分工非常明確：K1離合器負(fù)責(zé)奇數(shù)擋位的傳遞(1、3、5、7擋)，K2離合器負(fù)責(zé)偶數(shù)擋位的動力傳遞(2、4、6擋)還包括R擋的傳遞。所以，如與K2離合器有關(guān)，那么抖動原因就是離合器摩擦片存在打滑由于接合不實(shí)而產(chǎn)生抖動，那么產(chǎn)生打滑的可能原因就是摩擦片的摩擦系數(shù)或摩擦間隙出現(xiàn)問題了。從德國LUK公司提供的雙離合器摩擦片材料上看其摩擦成分有粉末冶金材料、石棉基材料、金屬以及表面的玻璃纖維層等組成，在理想狀態(tài)下各種材料會隨著變速器的使用而均勻磨損。

接下來我們再看這款變速器匹配在不同車型時用戶的使用情況，其實(shí)從雙離合器變速器本體來看它應(yīng)該是類似于使用在運(yùn)動型跑車上更為合適，所以從駕駛模式及換擋模式上都趨于動感風(fēng)格。但在國內(nèi)的車型標(biāo)定中換擋程序上仍然是以節(jié)油環(huán)保為主，也就是以經(jīng)濟(jì)模式為主，同時最為主要的是國內(nèi)的大部分用戶在駕駛習(xí)慣上仍然是以小加速踏板為主，因此開車方式比較柔和，這種駕駛模式特別是在低速起步階段由于踩加速踏板較輕，使離合器摩擦片長期處于較低的磨損狀態(tài)，理論上講該狀態(tài)勢必有利于延長離合器的使用壽命，因?yàn)槟Σ列∧p就少。但殊不知由于摩擦小、產(chǎn)生的熱量低，從而導(dǎo)致離合器摩擦片表面上的玻璃纖維長時間得不到足夠溫度的溶解而是繼續(xù)附著在摩擦片的表面上，從而改變了摩擦片的摩擦系數(shù)因此就出現(xiàn)所謂的“2擋抖動”現(xiàn)象。

既然摩擦片表面的摩擦系數(shù)出現(xiàn)了問題，那么為什么偏偏表現(xiàn)在2擋抖動呢，而其他擋位(1、3、4、5、6、7擋)為什么就不抖動呢？其實(shí)這并不難理解。當(dāng)車輛運(yùn)行在2擋時，整個傳動系統(tǒng)固有的振動頻率是25Hz左右(以1.4T車型為例)。在以2擋滑行再次給油時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500r/min時(即25Hz左右)，傳動系統(tǒng)的振動頻率恰與發(fā)動機(jī)的振動頻率重疊導(dǎo)致整個系統(tǒng)發(fā)生振動。其實(shí)理論上講1擋也應(yīng)該有抖動現(xiàn)象，但由于1擋的固有振動頻率低，而發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升后的情況根本不會激發(fā)1擋下的傳動振動，另外1擋在擋位上的運(yùn)行時間較短，還沒來得及振動就換到2擋了。剩下的擋位就不言而喻了，由于其他擋位相對較高因此需要的發(fā)動機(jī)輸出扭矩也高，再加之車輛行駛的慣力，離合器摩擦片已完全接合沒有過大的滑動，因此沒有打滑更不會抖動了。

對于2擋的抖動我們可以通過以下方法來驗(yàn)證：首先確定有2擋抖動故障的車輛后，使用駐車制動和腳制動掛上倒擋(目的是讓K2離合器工作)嘗試輕踩加速踏板重復(fù)多次(相當(dāng)于AT變速器的失速試驗(yàn))，切記操作時間不宜過長否則會燒離合器片。最好利用診斷儀通過數(shù)據(jù)流98組第四項(xiàng)(K1最高溫度)和118組第四項(xiàng)(K2最高溫度)不能超過350℃；接下來進(jìn)行多次急加速，最好能強(qiáng)迫降擋的方法開車。利用該方法可減輕故障現(xiàn)象的發(fā)生。

2.廠家的解決方案

在硬件上開發(fā)出新材料的摩擦片，這當(dāng)然歸功于德國LuK的工作。因此從2011年12月20日起離合器零件號從0AM 198 141 K(適用于1.4TSI和1.6L)和0AM 198 141 NV(適用于1.8TSI)更改為0AM 198 140 C，故障基本全部解決了。當(dāng)然新摩擦材料的離合器會不會出現(xiàn)其他問題還需要長時間使用中對后續(xù)的觀察。另外在軟件上廠家也開發(fā)出新的軟件，該軟件在檢測到傳動系處于抖動的臨界點(diǎn)狀態(tài)后，會直接提高離合器的打滑轉(zhuǎn)速，即提高了摩擦和熱量，盡快溶解掉離合器摩擦片表面的未被溶解的玻璃纖維層，從而更正了離合器的摩擦系數(shù)，從而達(dá)到不換離合器而消除2擋抖動的目的?，F(xiàn)在的37G7升級程序(2012年3月9日開始)就有這個功能。有專家提議人為的提高摩擦是會降低離合器的使用壽命的，但這個從軟件上已保證需要才增大打滑量，與外國駕駛方式一樣，因此離合器的壽命基本不會受到影響的。

二、升擋抖動

理論上講升擋抖動應(yīng)該叫升擋闖車或升擋聳車更為合適。主要現(xiàn)象是表現(xiàn)在變速器在升擋的瞬間發(fā)生了沖擊，影響了車輛舒適性。DQ200的升擋沖擊大部分都表現(xiàn)在低擋位，一般1-2擋和2-3擋最多。對于變速器升擋沖擊的根本原因涉及較多方面，針對DQ200來說我們重點(diǎn)從以下幾點(diǎn)來分析和說明。

1.離合器的特性曲線錯位引起升擋抖動

我們都知道DSG變速器其實(shí)就是兩個手動變速器組合在一起的產(chǎn)物，隨著離合器的使用摩擦片隨著磨損會越來越薄，離合器踏板也會隨之變高了。手動擋的車一般可以通過調(diào)整離合器的高低來抵消由摩擦片磨損引起的離合器踏板高度的變化，那么對DSG變速器來說其離合器又怎么辦？在DQ200內(nèi)部也有一個自調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它可以隨著離合器的使用對自身的間隙適時進(jìn)行自動調(diào)整。自我調(diào)整還不夠還要讓機(jī)電單元J743清楚它發(fā)生了調(diào)整，因此就要讓J743獲取離合器現(xiàn)有的工作曲線。

其實(shí)問題就出現(xiàn)在機(jī)電單元J743學(xué)習(xí)離合器的特性曲線時需要一定的工作環(huán)境，例如車輛要處于一定時間的加速狀態(tài)。但目前的離合器特性曲線學(xué)習(xí)程序是按照德國道路狀況來設(shè)計(jì)的，這就導(dǎo)致在國內(nèi)出現(xiàn)了學(xué)習(xí)不到正確的離合器工作曲線的情況。既然J743采集的離合器特性曲線都不正確，就別想能夠正常工作了。因此當(dāng)車輛出現(xiàn)了掛D擋不走車或者只有踩加速踏板才會走的情況，并且在低擋位都出現(xiàn)了升擋抖動，那就極有可能是離合器的特性曲線出錯了。新的升級程序應(yīng)該是將學(xué)習(xí)里程從5 000km縮短(具體多少沒有具體數(shù)據(jù))。離合器的學(xué)習(xí)方法如下：

(1)手動模式4擋行駛，輕加加速踏板持續(xù)大概10s左右；換5擋并提速至100km/h，點(diǎn)制動減速至80km/h左右換6擋，加速直到速度升到100～120km/h，重復(fù)大概5次。

(2)然后以手動模式7擋行駛也從時速60km開始加油直到速度升到100～120km/h，重復(fù)大概5次，一直重復(fù)這個過程大約30km。

2.機(jī)電單元J743總成(含滑閥箱)的控制離合器的執(zhí)行器(電磁閥)出現(xiàn)阻塞引起的升擋抖動

此阻塞并不是指電磁閥被卡住，而是電磁閥閥芯在運(yùn)動的時候到某個位置時，摩擦阻力突然增大，為了克服摩擦阻力電磁閥被動加大控制電流，在克服了靜摩擦力后，閥體的運(yùn)動不再是平滑的而是沖擊式的。這樣就使離合器沖擊式的閉合導(dǎo)致了扭矩傳遞的不平順性，升擋沖擊就不難理解了。至于電磁閥閥芯的運(yùn)動受阻原因還不一定十分準(zhǔn)確，但一般更換機(jī)電單元J743就能解決了。

此類問題在車輛上的表現(xiàn)很特別，也極其明顯。特征就是：1-2擋、3-4擋、5-6擋抖動或者2-3擋、4-5擋、6-7擋抖動，即奇數(shù)擋換偶數(shù)擋沖擊或偶數(shù)擋換奇數(shù)擋沖擊。

3.其他原因

當(dāng)摩擦片被污染或有雜物時(例如油)都會導(dǎo)致升擋沖擊。不過這種情況發(fā)生的幾率并不高。至于較多反映的2-3擋的抖動(升至3擋后滑行，快要降至2擋的瞬間急給油，會聽到“咔咔”的打齒聲并感覺到?jīng)_擊)，也可以歸納為升擋沖擊。該問題不僅出現(xiàn)在DQ200上，其他變速器也有這種故障情況發(fā)生。暫時還沒有合適的解決辦法，只能通過更改行車習(xí)慣來解決。

三、“死亡閃爍”

DSG變速器的“死亡閃爍”，在中專業(yè)術(shù)語中應(yīng)該叫應(yīng)急模式，即變速器進(jìn)入了一種應(yīng)急模式狀態(tài)。那么什么時候會使該應(yīng)急程序被激活呢？總體來講導(dǎo)致應(yīng)急模式的主要原因有四點(diǎn)，分別是離合器故障、變速器內(nèi)部機(jī)械元件故障、機(jī)電單元總成故障和電控單元故障。

接下來我們先從離合器故障開始進(jìn)行分析。

1.離合器故障

上文已經(jīng)描述過DQ200變速器是雙離合器控制變速器，離合器K1控制1、3、5、7擋即奇數(shù)擋部分，離合器K2控制2、4、6、R擋即偶數(shù)擋部分。正常行駛狀態(tài)下會有且僅會有一個離合器閉合，與之相對應(yīng)的某個擋位和另外一個離合器控制的某個擋位會處于工作狀態(tài)，也就是說有一個工作擋位同時也有一個預(yù)選擋位。例如：踩加速踏板狀態(tài)下，假設(shè)車輛處于3擋，此時離合器K1閉合而預(yù)選擋位則是4擋，此時離合器K2必須處于打開狀態(tài)。

如果離合器K1和離合器K2同時閉合，也就是說同時具備傳遞扭矩的狀態(tài)，這和變速器的換擋策略識相矛盾的，此時控制單元會自動進(jìn)入應(yīng)急模式。因此變速器會強(qiáng)制打開一個離合器讓其所控制的全部擋位都處于空擋狀態(tài)，而另一個離合器所控制區(qū)域是有效的目的是能夠開到維修站進(jìn)行檢查維修，這就是其中的一個故障狀態(tài)即缺失相應(yīng)的擋位(要么是奇數(shù)擋位或是偶數(shù)擋位)。例如電腦強(qiáng)制離合器K2打開，并讓2、4、6、R擋處于空擋狀態(tài)。這也是更多用戶反映的一種情況，啟動車掛上倒擋車不能走且擋位指示燈一直在閃。

那么在什么情況下離合器K1和離合器K2會同時關(guān)閉呢？在雙離合器工作原理中它與我們原來的手動變速器離合器工作過程是相反的，DQ200的離合器摩擦片的摩擦是靠壓力來實(shí)現(xiàn)的且壓力越高摩擦力就越大否則便是相反狀態(tài)。由于DQ200的雙離合器非常緊湊，在打開狀態(tài)下摩擦片和壓盤之間的距離只有1.0mm左右(機(jī)電單元J743可通過位置傳感器適時監(jiān)控并計(jì)算)。及其精密的元件最怕灰塵、異物，所以一般雙離合器意外閉合或有一個意外閉合大多都是進(jìn)入異物或灰塵導(dǎo)致的。

那么灰塵或異物又是怎么會進(jìn)入到離合器內(nèi)部呢？難道DQ200的變速器不是密封的么？首先我們要了解該變速器的外部結(jié)構(gòu)，DQ200變速器有兩個通風(fēng)口，一個是在上面用于出風(fēng)，另一個在變速器正前方(車頭方向)用于進(jìn)風(fēng)。進(jìn)風(fēng)的目的是為了冷卻雙離合器，因?yàn)镈Q200它不同于濕式控制的DQ250并沒有冷卻油。另外關(guān)鍵的是DQ200干式離合器也沒有所謂的離合器溫度傳感器。它的溫度計(jì)算是由一個復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模糊計(jì)算的。在進(jìn)風(fēng)口處加裝了一個蓋子名叫防塵蓋。加裝了蓋子降低了冷卻效果，甚至導(dǎo)致高溫?zé)龘p離合器。這些問題大眾工程師們也是考慮到的，之所以加裝蓋子說明他們碰到了更為嚴(yán)重的問題，即灰塵問題。

灰塵問題主要取決于使用環(huán)境，國內(nèi)的道路環(huán)境和歐洲是沒法比的，灰土路太多一輛車行駛途中，塵土飛揚(yáng)的情況時有發(fā)生。當(dāng)離合器工作的時候，它會和發(fā)動機(jī)一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速從怠速的650r/min到更高的4 500r/min，此時它像一個風(fēng)扇一樣把空氣中的灰塵都吸到了內(nèi)部壓盤中。由于自身結(jié)構(gòu)存在缺陷，導(dǎo)致了灰塵被吸進(jìn)了離合器后不會被排出，只能越積越多，越積越硬。從而導(dǎo)致了壓盤和摩擦片的距離越來越小，最終使離合器意外的鎖死。

除了這個防塵蓋之外，還有一個最重要的防塵措施，就是在雙離合器上打上通氣孔，讓高速的氣流帶走灰塵，圖1所示為帶通風(fēng)孔和不帶通風(fēng)孔的雙離合器。試驗(yàn)表明，一個打孔的雙離合器的通灰性能是不帶孔的離合器的50倍左右。而現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的由于灰塵問題而抱死的離合器的起始里程20 000km。當(dāng)然這個公里數(shù)和汽車所在地的環(huán)境有關(guān)，環(huán)境越好，里程數(shù)會越大?，F(xiàn)在市場上3萬多臺的雙離合器都不帶防塵功能，沒有打孔。原因很簡單，車輛生產(chǎn)企業(yè)在投放市場一年后根據(jù)客戶反饋的結(jié)果才發(fā)現(xiàn)的這個問題，從而做出了相應(yīng)的改進(jìn)。而以前那些有缺陷的離合器大眾暫時沒有處理措施。

圖1 帶通風(fēng)孔和不帶通風(fēng)口雙離合器對比

2.變速器內(nèi)部機(jī)械零件的故障

變速器內(nèi)的部件出了什么問題會導(dǎo)致整個箱體處于應(yīng)急模式？首先我們從換擋的結(jié)構(gòu)和工作原理方面入手。換擋撥叉上固定著一個永磁鐵，永磁鐵的正上方是擋位路徑傳感器。當(dāng)永磁鐵運(yùn)動時，磁場會發(fā)生變化，傳感器從而能測量換擋撥叉的位置。從而間接的得知現(xiàn)在車處于哪個擋位。當(dāng)需要換擋的時候，看機(jī)電單元上的換擋推桿會推動換擋撥叉前進(jìn)，由于換擋撥叉和同步器機(jī)構(gòu)相連，從而達(dá)到了先同步，再最終完成換擋的目的。

為了達(dá)到最舒適的換擋，大眾工程師采用了相對復(fù)雜的同步機(jī)構(gòu)。圖2所示為同步器的展開圖，可以看出此同步器由見多的部件組成，且部件上有很多很多齒面和工作面。這對加工工藝和組裝提出了很高的要求。

圖2 同步器展開圖

在“死亡閃爍”的第一部分中已簡單提到了DQ200變速器的工作原理，即通過預(yù)掛擋一個擋位，關(guān)閉與之相對應(yīng)的離合器來縮短換擋時間。由于換擋相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，任何一個零件出問題都會導(dǎo)致完不成換擋過程。以下幾種情況也能夠引起應(yīng)急模式：

(1)永磁鐵掉落、破損以及被鐵屑覆蓋。當(dāng)永久磁鐵掉落后會導(dǎo)致機(jī)電單元上的傳感器檢測不到磁場信號，從而不能準(zhǔn)確的確定擋位是掛上還是脫下狀態(tài)，為了保護(hù)變速器從而進(jìn)入應(yīng)急模式。變速器在使用過程中機(jī)件的磨損也會掉落或多或少的鐵屑，鐵屑隨著變速器油在殼體內(nèi)的飛濺被永久磁鐵吸附，從而覆蓋在磁鐵上并改變了磁場強(qiáng)度，最終導(dǎo)致電腦測量不到準(zhǔn)確的換擋同步器位置，一樣也會導(dǎo)致車輛進(jìn)入應(yīng)急模式。

(2)撥叉問題。在0AM變速器撥叉上有黑色的塑料，該設(shè)計(jì)是為了避免撥叉與同步器機(jī)構(gòu)的磨損。但塑料也有自身的缺點(diǎn)即機(jī)械強(qiáng)度不夠，容易出現(xiàn)裂痕并脫落。當(dāng)塑料脫落后會導(dǎo)致?lián)懿娌荒茼樌耐苿油狡?，最后還是要進(jìn)入應(yīng)急模式。另外對撥叉的精度要求也比較高，其中還包括焊接的位置，其位置存在過大偏差也會導(dǎo)致在推動同步器時候阻力過大。當(dāng)阻力過大時機(jī)電單元會嘗試連續(xù)驅(qū)動五次，當(dāng)?shù)谖宕芜€未推動被卡住的撥叉時也會進(jìn)入應(yīng)急模式。此時的幾點(diǎn)會記錄此報(bào)錯時箱體的狀態(tài)，并給出相應(yīng)的故障碼。

(3)同步器的中間環(huán)是通過摩擦來逐漸增大傳遞扭矩的。給中間環(huán)鍍層也是一個要求相當(dāng)嚴(yán)格的工藝。當(dāng)鍍層不合格時，中間環(huán)不僅起不到正常的摩擦作用，反而由于摩擦過大產(chǎn)生大量的熱量，使其自身變形，卡住同步器，結(jié)果一樣也會導(dǎo)致變速器進(jìn)入應(yīng)急模式。