黎永鍵,陳述官
(廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系,廣東 廣州 511365)
雙離合器式自動(dòng)變速器(Direct Shift Gearbox,簡(jiǎn)稱DSG)是一種電控機(jī)械式自動(dòng)變速器,具有響應(yīng)速度快、環(huán)保、運(yùn)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)整車良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和換擋平順性[1]。德國(guó)大眾汽車公司研制了雙離合器式自動(dòng)變速器并廣泛應(yīng)用于大眾系列轎車上。相關(guān)研究表明,該類型變速器具備功能強(qiáng)大的隨車故障自診斷系統(tǒng),為排除變速器電控系統(tǒng)相關(guān)故障提供了基礎(chǔ)條件[2]。另一方面,由于該類型變速器結(jié)構(gòu)特殊性,其故障排除方法與傳統(tǒng)自動(dòng)變速器有較大的差異,對(duì)故障檢測(cè)與維修工作提出了新的要求[3]。因此,維修人員必須充分了解雙離合器式自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)和工作原理,熟悉故障診斷與排除的思路和方法,制定科學(xué)的工作方案,選擇合適的工具儀器檢測(cè)出故障點(diǎn),從而實(shí)施相應(yīng)的故障維修作業(yè)以解決問題。
本文介紹雙離合器式自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)、原理以及故障診斷與檢修方法,結(jié)合維修案例說明該類型自動(dòng)變速器的故障解決過程,以期提供解決同類型故障的經(jīng)驗(yàn)。
以大眾02E型雙離合式自動(dòng)變速器為例,主要由換擋機(jī)構(gòu)、電子控制系統(tǒng)、電控液壓?jiǎn)卧热糠纸M成[4]。
1)換擋機(jī)構(gòu)。如圖1所示,02E雙離合器式自動(dòng)變速器采用三軸式齒輪換擋機(jī)構(gòu):輸入軸1、2;輸出軸1、2;倒擋(R擋)軸。輸入軸1為空心結(jié)構(gòu),輸入軸2從輸入軸1的中心穿出。輸入軸1上裝有1擋、3擋、5擋和R檔齒輪,輸入軸2上裝有2擋、4擋、6擋齒輪。輸出軸1上裝有輸出齒輪1以及2擋、4擋、3擋、1擋齒輪,并裝有1、3擋同步器、2、4擋同步器。輸出軸2上裝有輸出齒輪2,空套有倒擋、6擋、5擋齒輪,并裝有6、R擋、5擋同步器。倒擋軸上裝有雙聯(lián)齒輪,較大的齒輪與輸入軸1上的1擋齒輪嚙合以傳遞倒擋動(dòng)力。輸出軸的動(dòng)力通過輸出齒輪1和輸出齒輪2傳遞到驅(qū)動(dòng)橋輸入齒輪。雙離合器自動(dòng)變速器是通過離合器C1、離合器C2的交替切換實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞,離合器結(jié)合時(shí),動(dòng)力分別傳遞給變速器的輸入軸1和2。其中,C1負(fù)責(zé)傳遞變速器的1擋、3擋、5擋、R擋的動(dòng)力,C2負(fù)責(zé)傳遞2擋、4擋、6擋的動(dòng)力。
圖1 雙離合器式自動(dòng)變速器換擋機(jī)構(gòu)
2)電子控制系統(tǒng)。如圖2所示,電子控制系統(tǒng)由傳感器、控制單元ECU以及執(zhí)行器三部分組成。
傳感器用于測(cè)量變速器工況。主要包括變速箱輸入速度傳感器、離合器位置傳感器、擋位選擇傳感器、變速箱壓力傳感器、控制單元溫度傳感器等。
控制單元ECU接收來自傳感器的信號(hào),計(jì)算分析并作出控制決策。ECU實(shí)現(xiàn)的功能包括:離合器切換控制、換擋控制邏輯、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制等。
執(zhí)行器用于實(shí)現(xiàn)換擋動(dòng)作和系統(tǒng)保護(hù)。主要元件包括:各液壓泵電機(jī)、離合器控制閥、系統(tǒng)壓力控制閥、擋位切換撥叉控制閥。
圖2 電子控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3)電控液壓?jiǎn)卧?。雙離合器式自動(dòng)變速器采用電控液壓?jiǎn)卧鳛閳?zhí)行機(jī)構(gòu),換擋油路如圖3所示,其中N99、N89、N90、N91為換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥;N92為多路控制閥;N215為離合器C1控制閥;N216為離合器C2控制閥;N217為主油壓控制閥;N218為離合器冷卻壓力控制閥;N233、N371為安全閥。液壓?jiǎn)卧獌?nèi)部包含各電磁閥、壓力調(diào)節(jié)閥、液壓滑閥和多路轉(zhuǎn)換器,各組成元件的主要功能如表1所示。
圖3 換擋油路控制圖
表1 電控液壓?jiǎn)卧慕M成及功能
汽車行駛過程中,電控單元ECU根據(jù)當(dāng)前工況下決定變速器擋位,并發(fā)送控制指令到電控液壓?jiǎn)卧?;電控液壓?jiǎn)卧鶕?jù)控制指令切換油路,C1、C2切換工作狀態(tài),過程如下[5]:
1)當(dāng)變速器為奇數(shù)擋時(shí),C1結(jié)合,輸入軸1傳輸動(dòng)力;C2分離,輸入軸2不傳輸動(dòng)力,但有一偶數(shù)擋位的同步器處于預(yù)嚙合狀態(tài)。
2)要切換到偶數(shù)擋時(shí),將C1分離,同時(shí)C2結(jié)合,由于該偶數(shù)擋位的同步器已處于預(yù)嚙合狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、快速換擋(換擋時(shí)間為0.1~0.2 s,升擋時(shí)間為0.008 s);換擋后,某一奇數(shù)擋位的同步器處于預(yù)嚙合狀態(tài)。
雙離合器式自動(dòng)變速器的故障診斷與檢修流程如圖4所示。其主要內(nèi)容包括:1)通過詢問和故障車輛路試的方法確認(rèn)故障;2)基本檢查,如基本電器設(shè)備檢查、線路連接情況檢查和電控系統(tǒng)自診斷檢查等;3)變速器測(cè)試,如油壓試、讀取數(shù)據(jù)流、電控元件測(cè)試等,并進(jìn)一步分析變速器各擋油路、系統(tǒng)電路、動(dòng)力傳遞路線等;4)在確定故障原因基礎(chǔ)上,制定可行的維修方案以進(jìn)行維修作業(yè);5)維修竣工后,再次試車以確定故障是否排除。
圖4 雙離合器式自動(dòng)變速器故障診斷流程
對(duì)于大眾系列轎車的電控系統(tǒng)部分,一般使用VAS5053進(jìn)行故障診斷[6]。VAS5053用于電子車輛系統(tǒng)的接口并執(zhí)行診斷,對(duì)控制單元的參數(shù)進(jìn)行更正和使得車輛系統(tǒng)能夠使用其他后續(xù)開發(fā)的特殊功能[7]。使用方法如下:
1)打開電源,進(jìn)入菜單選項(xiàng),選擇車型,進(jìn)入功能界面,如圖5所示。
圖5 VAS5053功能界面
2)故障診斷??梢赃x擇“掃描全車故障碼”,讀取相應(yīng)的故障碼;或者進(jìn)入“選擇控制模塊”,根據(jù)要檢查的內(nèi)容,輸入對(duì)應(yīng)的控制模塊地址碼:01-發(fā)動(dòng)機(jī)模塊,02-防抱死制動(dòng)系統(tǒng)模塊,03-自動(dòng)變速器模塊,46-舒適安全系統(tǒng)模塊。輸入地址代碼后,可讀取該模塊存儲(chǔ)的故障碼。
3)讀取數(shù)據(jù)流。選擇“讀取數(shù)據(jù)流”功能,可觀察動(dòng)態(tài)條件下各種傳感器、執(zhí)行器的數(shù)據(jù),與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較,以判斷是否正常。
一輛2015年款的大眾邁騰轎車進(jìn)廠維修,其行駛里程為50 000 km,配置02E型雙離合器式自動(dòng)變速器。車主反映該車啟動(dòng)后可以正常掛擋起步,但是行駛過程中出現(xiàn)偶發(fā)性的換擋故障,如無法掛入倒檔,掛入前進(jìn)擋時(shí)出現(xiàn)較大的噪聲。故障診斷流程如下:
1)問診。該車之前由于底盤系統(tǒng)故障在某汽車修理廠進(jìn)行維修,其變速器被拆下并更換了部分零件。此后,上述故障現(xiàn)象出現(xiàn),但未確定導(dǎo)致故障的原因。
2)確認(rèn)故障。汽車正常啟動(dòng)后將變速器掛入前進(jìn)擋,并進(jìn)行路試。行駛過程中發(fā)現(xiàn),汽車一開始正常工作,但是行駛約3公里后,出現(xiàn)變速桿顯示屏閃爍,駕駛員感覺到整車性能和變速器換擋動(dòng)作出現(xiàn)變化。進(jìn)一步試車發(fā)現(xiàn),變速器由D擋退回N擋后撥叉不能及時(shí)回位,連續(xù)多次操作才可以完全回位,并且出現(xiàn)較大噪聲。
3)基本檢查。首先進(jìn)行外觀檢查,查看變速器外部是否破裂、油管是否漏油,無異?,F(xiàn)象。拔出自動(dòng)變速器油尺,檢查ATF油的油品和油量。檢查結(jié)果:ATF油的液面高度正常,油品無明顯變差。
4)故障自診斷。通過大眾專用檢測(cè)儀VAS5053讀取故障碼,獲得一個(gè)故障碼信息:19143(含義為變速器齒輪機(jī)械脫落無信號(hào)/通信)。
5)讀數(shù)據(jù)流。根據(jù)故障現(xiàn)象分析,利用VAS5053讀數(shù)據(jù)流,且鎖定N215、N233、N217等。數(shù)據(jù)流記錄如表2所示。
表2 數(shù)據(jù)流記錄
6)故障分析。查詢大眾汽車維修資料,02E型雙離合器式自動(dòng)變速器的電磁閥在各檔位時(shí)通電情況如表3所示[8]。
表3 換擋電磁閥通電情況
換擋過程的電磁閥工作分析:①變速器由D擋掛入N擋時(shí),ECU首先給電磁閥N215通電,則離合器C1分離,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力被切斷。同時(shí),離合器壓力傳感器G193監(jiān)測(cè)離合器C1實(shí)時(shí)壓力,若C1的壓力不符合要求時(shí),安全閥N233起保護(hù)作用。主油壓電磁閥N217決定系統(tǒng)油壓大小,保持油壓穩(wěn)定。由D擋掛入N擋后,1/3擋同步器換擋撥叉將置于空擋位置。②變速器由N擋掛入D擋時(shí),離合器C1處于準(zhǔn)備傳遞動(dòng)力的狀態(tài)。此時(shí),換擋電磁閥N92不通電,換擋電磁閥N88通電并將1/3擋同步器換擋撥叉置于1擋側(cè);然后,N88斷電,N92通電,N90通電,將2/4擋同步器換擋撥叉置于2擋側(cè)。接著,N90、N92都斷電,由機(jī)械式鎖止機(jī)構(gòu)將同步器撥叉鎖定在相應(yīng)的擋位。因此,變速器將形成2個(gè)擋位,即1擋(起步擋)和2擋(預(yù)備擋)。③變速器由D擋掛入R擋時(shí),離合器C2做好動(dòng)力傳遞準(zhǔn)備,換擋撥叉是在N92未通電的情況下,由N91瞬間通電將6/R擋位同步器撥叉切換到R擋側(cè)。然后,倒檔的主/被動(dòng)齒輪嚙合,掛入倒檔,實(shí)現(xiàn)倒檔動(dòng)力傳遞。
7)故障原因判斷。綜合以上的分析,故障原因在于1/3擋同步器換擋撥叉歸位出現(xiàn)問題,不能在正常的換擋時(shí)間內(nèi)到達(dá)規(guī)定的位置。由于變速器是通過換擋撥叉位置傳感器監(jiān)測(cè)換擋情況,換擋撥叉未出現(xiàn)在規(guī)定位置而產(chǎn)生故障碼,并啟動(dòng)安全保護(hù)模式,通過顯示屏閃爍進(jìn)行報(bào)警。導(dǎo)致故障的具體原因有兩種可能[9]:①同步器換擋撥叉出現(xiàn)機(jī)械卡滯;②電控液壓?jiǎn)卧峁┑挠蛪翰蛔恪?/p>
拆檢電控液壓?jiǎn)卧窗l(fā)現(xiàn)同步器換擋撥叉存在機(jī)械卡滯。因此,判斷故障原因?yàn)殡娍匾簤簡(jiǎn)卧挠吐饭收?。檢查各換擋電磁閥的電阻,標(biāo)準(zhǔn)值如表4所示。所有電磁閥的電阻值均符合標(biāo)準(zhǔn)。因此,判斷故障真實(shí)原因?yàn)殡娍匾簤簡(jiǎn)卧挠吐范氯?/p>
表4 電磁閥電阻標(biāo)準(zhǔn)值
8)故障排除。對(duì)電控液壓?jiǎn)卧挠吐愤M(jìn)行清洗,然后重新安裝。再次試車,行駛過程中沒有再出現(xiàn)行駛中換擋故障現(xiàn)象,能正常行駛,故障徹底排除。
結(jié)合故障實(shí)例解決過程,對(duì)大眾02E型雙離合器式自動(dòng)變速器的同類型故障維修經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下:
1)制定合理的故障診斷與檢修的方案??蓞⒖肌皢栐\-故障確認(rèn)-基本檢查-分析研究-測(cè)試確認(rèn)-故障修復(fù)”的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)維修方案。
2)本文案例說明該類型變速器結(jié)構(gòu)與其他變速器差異較大,不同的擋位對(duì)應(yīng)不同的換擋電磁閥組合,工作過程較為復(fù)雜。因此,維修人員必須對(duì)該類型變速器的換擋過程進(jìn)行細(xì)致分析,并建立變速器機(jī)械、電控系統(tǒng)、液壓油路的關(guān)系,為準(zhǔn)確判斷故障原因提供知識(shí)基礎(chǔ)。
3)合理使用專用的維修工具進(jìn)行故障檢測(cè)。依據(jù)故障診斷儀等專用工具的檢測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù),對(duì)照維修手冊(cè)提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),可迅速定位故障點(diǎn);同時(shí),結(jié)合理論知識(shí)和維修經(jīng)驗(yàn),為高效排除該類型的變速器故障提供保證。
本文介紹了大眾車系02E型雙離合器式自動(dòng)變速器的原理、結(jié)構(gòu)和故障檢修實(shí)例。通過此案例說明,該類型變速器各組成部分之間的聯(lián)系較為緊密,故障現(xiàn)象迷惑性強(qiáng),對(duì)故障診斷思路和方法的要求較高。因此,維修人員必須對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致觀察,以建立解決問題的思路,遵循基本原理作出故障原因的分析和判斷,為排除故障提供依據(jù)。在維修過程中,還應(yīng)充分利用現(xiàn)代檢測(cè)儀器設(shè)備,高效率地查找出故障點(diǎn)。實(shí)踐證明,按照以上的原則進(jìn)行故障維修作業(yè),可獲得較理想的維修效果。
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順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2018年1期