自動變速器多功能檢測儀的開發

[摘 要] 計劃開發一種可以對多種汽車自動變速器進行驅動和分析的檢測儀。該檢測儀通過控制自動變速器相關電磁閥來進行變速換檔，具備電磁閥測試和換擋測試的功能。核心思路是利用單片機儲存不同型號變速箱信息，檢測變速箱的換擋過程及電磁閥工作情況，因此，可以代替汽車的ECU控制自動變速器，驅動車輛變速箱進行換擋。

[關 鍵 詞] 自動變速器；換擋測試；單片機；電磁閥

[中圖分類號] GU472.4 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）23-0136-01

一、選題背景

自動變速器車輛操作方便，換擋平穩快捷，乘坐體驗舒適，據二手車市場調查顯示，裝載自動變速器的車輛市場保值率也遠高于手動變速器車輛。裝載自動變速器的車輛市場占有率逐年遞增，已經占據半壁江山，汽車生產企業也已經將發展重心轉到自動變速器車型，這對自動變速器維修技術提出新的挑戰。

二、研究思路

本論文出于汽車維修企業的實際需要，研發出一種造價低、功能簡單、實用性強的多功能檢測儀。在該多功能檢測儀的研究與開發的過程中，電氣控制技術的研究是核心內容。特別是單片機微處理器的選擇，其性能及編程將直接影響多功能檢測儀的性能。單片機通過模擬路面實際行車當中汽車ECU發出的各種信號，來驅動完成換擋測試的各種電磁閥，以這個思路為主線，對相關的技術難點進行突破。

三、整體設計方案

該檢測儀設計控制器主機、檢測儀連接器、電池三個主要部分。微處理器芯片位于控制器主機內，它是檢測儀的核心。測試儀連接器通過專用電纜一端連接在檢測儀主機的診斷插口上，另一端則直接連接自動變速器，連接器由電子控制開關、換擋電磁閥驅動器以及相關模擬量測量電路組成。多功能檢測儀控制器主機由操作面板、保護膠套和測試儀連接器診斷插口組成。使用Solid Works對其進行外觀建模，檢測儀控制面板的設計主要分為這五個部分：

1.選擇測試類型按鈕（測試模式選擇）

檢測儀需要設計一種按鍵切換多功能模式，選擇電磁閥測試、換擋測試、監控ECU或是其他特殊測試模式。

2.換檔鍵（上、下）

啟動后用來切換變速擋，可以逐級調整擋位，完成多擋位的換擋測試。每切換一個檔位，檢測儀微處理器模擬發出不同的車速、節氣門、發動機轉速及路況信號。

3.LED數字擋位顯示區

LED數字顯示當前運行的變擋，如在一擋切換至二擋運行時，可以LED顯示區的指示變換情況，并判斷相關電磁閥是否得電工作。

4.電磁閥運行顯示區

電磁閥輸出LED顯示區可以觀測PWM電磁閥或者TCC電磁閥運行時電流、電壓情況，從而判斷換擋測試運行時電磁閥是否短路或斷路。

5.Max/Min鍵按鈕

可以直接調整PWM電磁閥的最大、最小占空比，從而觀測該電磁閥在換擋測試的過程中有無異常。

四、基于Lab VIEW軟件對多功能測試儀的仿真

Lab VIEW是美國國家儀器公司開發的一個程序設計平臺，功能強大，簡單實用。本文使用Lab VIEW軟件對自動變速器多功能檢測儀的操作面板、相關信號模擬，及換擋測試功能方面進行仿真，從而驗證該檢測儀在開發設計方面的可行性。

使用Lab VIEW的前面板可以對檢測儀的控制面板及相關界面進行仿真，綜合使用輸入顯示控件、創建數組、布爾值轉化等函數。在創建過程中，使用字符串顯示控件、布爾控件等控件完成，并按設計要求布局，能夠實現檢測儀的基本操作功能。檢測儀微處理器對行車中的一些信號進行模擬，實際上相當于是一個小型的信號發生器。根據擋位選擇來模擬不同的車速信號、發動機轉速信號及節氣門開度信號等，然后傳送至自動變速器電子控制單元，從而使其完成1～4擋位的換擋動作。

五、總結與展望

本文對多功能檢測儀的總體進行研究設計，對其功能、結構、外觀及電子控制系統的選擇做出分析和比較。采用分層次分模塊的方式，對檢測儀電子控制單元硬件系統進行相關設計。在已經通過合理調試硬件布局情況下，完成相應的檢測儀基礎軟件和框架軟件的設計，主要包括微處理器控制總程序、電磁閥測試控制程序、換擋測試控制程序和監控ECU控制程序，使用Lab VIEW軟件設計平臺對檢測儀主要功能進行仿真。

隨著汽車自動變速器種類的與時俱進，AT自動變速器將逐步被其他性能更先進、操作更方便的自動變速器取代。本文所開發的多功能檢測儀還必須進一步對其他類型的自動變速器如雙離合變速器等進行兼容，以實現真正的多車型通用。

參考文獻：

[1]徐寅生.現代汽車自動變速器原理與檢修[M].北京：電子工業出版社，2001.

[2]蔡立康，蔣學潤，吳軼群.基于89C52的汽車自動變速箱多功能檢測儀的研制[J].南京工業職業技術學院學報，2003（12）：3-5.

[3]彭衛鋒，王中磊.自動變速器實驗控制系統的研制[J].公路與汽運，2008（4）：17-18.