DCT變速器離合器壓力異常故障診斷方法＊

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）

引言

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。

1 離合器壓力控制方法

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。

2 離合器壓力異常表現(xiàn)

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。

3 影響因素分析

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。

3.1 液壓系統(tǒng)影響分析

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

3.2 電控系統(tǒng)影響分析

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

4 故障診斷方法

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。

4.1 液壓系統(tǒng)故障診斷

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。

4.2 壓力傳感器故障診斷

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。

5 售后故障診斷模塊開發(fā)

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。

6 結(jié)束語(yǔ)

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。