深度解析奧迪CVT變速器閉環控制功能(上)

◆文/北京　薛慶文

當前汽車電控系統中的“閉環管理技術”，早已不是新技術，且在車輛中的各個系統都得到廣泛應用。然而，在維修中仍有一部分從業人員對該技術理解不夠深刻，尤其是它在不同系統中的應用方面。比如，在自動變速器電液控制系統中，大家對“閉環控制功能”的理解還停留在表面上，認為在自動變速器主油壓系統有閉環控制功能，而其他則沒有這種控制功能；在電控系統中只有壓力傳感器或壓力開關等元件的變速器才具備閉環控制功能等。顯然，這樣理解是片面的。為此，本文針對奧迪裝有CVT變速器中“閉環控制功能”進行全面詳細的深度解析。

什么是閉環控制？針對汽車技術而言，即汽車某一系統的電腦通過接收相關信息后對指令信息進行的再次修正，并達到最佳控制結果，因此，也叫閉環修正處理功能。例如，發動機電控系統通過氧傳感器反饋的信息并對燃油及點火進行修正控制，ABS系統會通過輪速等反饋信息并對各輪制動壓力進行修正處理，前照燈管理系統會根據夜間行車實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。

電子控制自動變速器技術出現在上世紀八十年代，而世界上第一個帶有油壓傳感器并具有閉環控制功能的自動變速器是雪鐵龍AL4變速器。而后來大部分公司開發的自動變速器電控系統均具備這一功能，但值得說明的是不帶油壓傳感器或油壓開關的自動變速器，并不代表其沒有“閉環控制功能”，那么電腦依然可以借助諸如換擋時間信息、傳動比信息、摩擦元件打滑量信息、油溫等信息來完成相應的閉環控制功能。而我們要深入了解的奧迪01J或01T(變速器型號)型鏈傳動CVT變速器，確實在其控制系統使用了兩個油壓傳感器。但它的電控系統針對“閉環控制功能”來說，所需要的參考信息就多了。同時其閉環控制策略也不僅僅圍繞這兩個壓力傳感器實施的。我們可以把這個CVT變速器整個管理系統與閉環控制功能有關的部分分為幾塊詳細了解，即“離合器閉環控制”、“鏈條夾緊力閉環控制”、“離合器自適應閉環控制”以及“保養提示閉環控制”等。接下來，先學習與這兩個壓力傳感器有關的內容。

一、離合器閉環控制功能

在奧迪01J變速器當中有兩個油壓傳感器分別是G193和G194(圖1)，從圖標注中不難看出其中G193用來檢測離合器的真實油壓，而G194則用來檢測鏈條夾緊力的實際油壓。

該變速器關于離合器閉環控制理論如下：首先由變速器控制模塊J217通過接收包括來自發動機ECU傳遞的發動機扭矩信息、發動機轉速信息以及加速踏板位置信息，同時還有變速器自身系統中的主動鏈輪轉速信息(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)，另外還要結合來自ABS系統的制動力信息一起計算出在各種工況下離合器所需要的參與油壓，當然在電腦CPU內部早已存儲理想的離合器額定油壓。這樣電腦計算并形成對離合器壓力調節電磁閥N215的驅動電流，并由此形成離合器的油壓。其控制原理如下(圖2)：由油泵到主油壓調節閥所形成的系統油壓，作用到離合器壓力調節閥KSV處和電磁閥恒壓供油閥VSTV處，此時由VSTV閥調節出非常安全且穩定的恒壓(大概在400～500kPa)，分別提供給3個電磁閥(N215、N216、N88)。當電腦計算好的離合器油壓后并形成對N215電磁閥的驅動電流，N215獲得相應的驅動電流后一定會輸出相應的信號油壓，該信號油壓便作用到離合器壓力調節閥KSV的左側，也由此KSV閥在N215的信號油壓驅使形成真正的離合器油壓，離合器油壓形成后，經過安全閥SIV直接去向手動閥HS，最終，通過手動閥位置的改變(D或R位置)到達了終端離合器。值得注意的是，G193壓力傳感器恰恰被安裝在安全閥SIV和手動閥HS油路之間，因此，G193所獲得就是離合器的真實油壓。為了形成一個很好的閉環控制，電腦一定要在離合器真實油壓和額定油壓間進行比較，然后再次修正并調整N215電磁閥的驅動電流，一直讓真實油壓與額定油壓相接近，以確保最終得到一個最理想狀態下的離合器控制油壓。

二、鏈條夾緊力閉環控制功能

壓力傳感器G194用來檢測鏈傳動中鏈條夾緊力油壓(圖3)，不過在其閉環控制功能里電腦無法完成該壓力的修正調節功能，也就是說當鏈條夾緊力的油壓不正確時(過高或過低時)電腦通過閉環修正功能不能直接來調節該油壓，而只能再次修正N215電磁閥的電流以實現這已閉環功能。因為從某種程度上講，離合器的油壓與鏈條夾緊力的油壓是成比例關系的。

但鏈條夾緊力的油壓在各種工況下的變化，通過一個機械液壓式扭矩傳感器來協調，因為鏈條夾緊力在傳動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大，反之輸入扭矩小夾緊力也跟著變小；在輸入扭矩不變的情況下取決于傳動比的大小，傳動比較大時(車輛起步或低速行駛時)鏈條夾緊力大一些(防止打滑)，反之傳動比小時(車輛高速行駛時)鏈條夾緊力也會適當的小一些(扭矩傳感器及夾緊力變化原理在此不做詳細說明)。從電腦閉環控制功能來說G194雖然是檢測鏈條夾緊力油壓的，但電腦最終實施閉環修正時，其實也是改變離合器油壓調節電磁閥N215的驅動電流，以使鏈條有一個最合適的夾緊力。

了解關于鏈條夾緊力油壓的閉環修正功能后，我們不難想象當鏈條夾緊力油壓或油路系統出現故障時，電腦會錯誤地調整離合器的油壓。此時在故障診斷與修理時，一定不要忽略這一點，“不要頭痛醫頭腳痛醫腳”。筆者曾經發表過主題為“解析奧迪CVT變速器外部濾清器堵塞后對離合器匹配控制的影響”的文章，其中介紹當鏈條夾緊力油壓或油路發生故障時，電腦會通過閉環控制功能去修正離合器的油壓，此時大多的故障現象體現在離合器的傳遞扭矩。

大家容易忽略一個問題，即鏈輪缸內的油壓(鏈條夾緊力的油壓)與冷卻管路內的冷卻油壓之間是一個什么樣的關系。首先我們要知道鏈輪缸內的CVTF油液溫度是最高的(鏈條在鏈輪上采用的是擺銷鏈錐面間滾動摩擦，滾動摩擦會帶來大量的熱源)。因此，高溫狀態的CVTF液壓油必須要到冷卻系統進行冷卻，由于冷卻油路的設計原因，它在冷卻器的回油管路中串聯了一個壓力濾清器(圖4)，該濾清器會把整個循環管路中的顆粒和雜質過濾，這樣變速器在長時間工作中所形成油泥、磨損顆粒或雜質都集中在該壓力濾清器中，并影響過濾能力從而形成堵塞過程，且形成油路中的背壓。此背壓最終倒推在鏈輪缸內并被G194一起計算并檢測到(平常正常時靠扭距傳感器自身來調整)。此時電腦會通過改變N215電磁閥電流來調節離合器油壓，從而會出現車輛沒有爬行、起步無力等現象。

小結：結合圖5我們針對G193和G194兩個油壓傳感器進行一個簡單的總結，G193僅僅是用來在離合器使用壽命內電腦完成的離合器油壓閉環修正功能。而G194其實不僅僅用來完成鏈條夾緊力的檢測功能，最終通過改變離合器油壓來實現一個閉環控制功能；同時在離合器起步扭矩控制功能及離合器自適應功能中也起到一個非常重要的角色(在后面內容會體現出來)。這樣如果我們形象把G193和G194比作發動機的氧傳感器的話，那么G194一定是主氧傳感器而G193頂多就是一個副氧傳感器。這是因為在整個閉環控制功能里G193的控制范圍小而G194的控制范圍要大一些。(未完待續)