淺析ZF 8HP電子駐車鎖控制原理及常見故障(下)

◆文/北京 楊老師

(接上期)

三、電子駐車鎖的油路分析

通過上述介紹可以看出，解除P擋的操作是靠著電控和液壓配合來實現的。那么，當駕駛員發出掛擋信號，變速器需要解除P擋時，油路系統是如何工作的呢? 下面，我們就簡單來看一下閥體的油路控制原理(圖10)。

圖10 閥體的油路控制原理

當駕駛員發出掛入其他擋、解除P擋的操作時，變速器控制模塊首先控制解鎖壓力電磁閥MV1通電，控制油路油壓就通過該解鎖壓力電磁閥分別進入到駐車鎖調節閥和位置閥中。在駐車鎖調節閥中，由于柱塞上側的控制油腔加壓，使得柱塞向下移動，從而控制主油路油壓流入駐車鎖柱塞的油腔，柱塞向下移動，帶動駐車鎖止器連桿移動克服駐車鎖回位彈簧力，打開駐車鎖棘輪，變速器解除P擋。另外，在解除P擋時，變速器控制模塊也會控制解鎖保持電磁閥通電，駐車鎖柱塞向下移動，柱塞前端的開銷凹槽就會卡在解鎖保持電磁閥前端的卡片中，使其保持在解鎖狀態。

解鎖時，另一路油壓進入到位置閥中。那么，這個位置閥有哪些作用呢？在變速器閥體的介紹中，對位置閥的描述是：“在變速器閥體上的變速器控制模塊中，集成了渦輪轉速傳感器、輸出轉速傳感器、用于探測駐車鎖位置的位置傳感器以及變速器油溫度傳感器。”也就是說，變速器模塊并非單獨采用程序中的電子邏輯信號進行擋位判斷與顯示，而是在閥體中裝備有探測駐車鎖位置的位置傳感器。需要特別強調的是：檢測駐車鎖位置的位置傳感器并非直接檢測駐車鎖閥中的柱塞位置，而是檢測位置閥中柱塞的位置。

簡單來說：位置閥是控制模塊用來監測駐車鎖狀態的液壓位置閥芯，而駐車鎖閥則是控制駐車鎖執行油路的控制閥芯！

四、電子駐車鎖的故障應急設計策略

駐車鎖閥和位置閥中的閥芯，除了受控于“解鎖壓力電磁閥MV1”，還有兩條油路。這兩條油路有什么作用？為什么要引入其他油路來控制這兩個閥芯呢? 下面，我們就來看一下如圖11所示的相關油路。

圖11 離合器油壓控制

從圖10、圖11所示的兩張油路圖，我們不難發現，駐車鎖閥不僅受控于解鎖壓力電磁閥MV1，還引入了離合器C執行器的油壓控制。當離合器C結合時候，離合器的油壓就被引入駐車鎖閥，確保駐車鎖仍處于打開位置。而位置閥不僅受控于解鎖壓力電磁閥MV1，而且還受控于離合器C和離合器E的油路。從表1所示不同擋位時電磁閥的工作狀態來看，擁有解鎖壓力電磁閥MV1和解鎖保持電磁閥就足夠完成掛出P擋解鎖、非P擋保持的狀態。但為什么還需要上述兩條油路？難道還有其他的用途？確實還有其他用途。因為設計師不僅要確保正常狀態下駐車鎖的工作無誤，還要充分靠故障模式和備用模式下變速器的安全和使用。

假設車輛在行駛中，因事故或變速器系統故障導致突然斷電，那么解鎖壓力電磁閥、解鎖保持電磁閥都會斷電，駐車鎖就會靠著回位彈簧的力度自動插回駐車狀態，此時輸出傳動軸突然被駐車棘輪制動，驅動車輪將立即抱死，車輛立即就會處于危險狀態！為了避免這種極端故障模式時的安全事故，駐車鎖就必須在行駛中一直處于保持打開的狀態，因此就需要引入一個額外的油壓，使得變速器控制模塊在故障時，即便是在模塊斷電的嚴重故障下，也能保持駐車鎖打開的狀態。

在駐車鎖閥中為何引入的是離合器C的油路? 而不是離合器A、B、D或E的油路？這一點又與8HP變速器電磁閥的故障模式保護設計策略直接相關。因為閥體中離合器C的電磁閥采用的是反向(下降)的電流壓力特性曲線控制，電流越大、輸出壓力越?。环粗?，電流越小，輸出壓力越大。ZF 8HP電磁閥的電流壓力特性曲線如圖12所示。

圖12 電子壓力控制閥特性曲線

顯然，因為離合器C的壓力電磁閥EDS C是電流-壓力反向的特性曲線，所以在車輛行駛過程中，因變速器故障突然斷電時，離合器C的壓力電磁閥EDS C即便斷電，仍會有最高的控制油壓輸出。也就說此狀態仍會有油壓使得駐車鎖閥處于打開狀態！同時，由于系統油壓電磁閥EDS SYS仍是一個反向的特性曲線，所以即便是在這種變速器斷電的嚴重故障下，駐車鎖還可以保持處于被打開的狀態，避免駐車鎖錯誤插入而發生危險。

同樣，在位置閥中為何引入離合器C和離合器E的油路? 而不是離合器A、B或D的油路? 要回答這個問題需要從各擋位對應的執行元件工作狀態講起。表2是ZF 8HP變速器處于不同擋位時各離合器的工作狀態。

表2 不同擋位時各離合器的工作狀態

從表2中，我們可以發現一個非常有趣的規律：離合器C和離合器E這兩個執行部件僅工作在D1～D8的前進擋位中，而在P擋、R擋和N擋時沒有工作油壓。我們再回過頭查閱圖10、圖11中的位置閥及油路，其上端的油壓正是離合器C和離合器E的工作油壓。因此，位置閥上端的柱塞僅有兩個位置：PRN位置以及前進D擋位置。當變速器處于P擋、R擋或N擋位置時，上柱塞處于頂端；當變速器處于前進D擋時，上柱塞處于下端位置。而位置閥下端的下柱塞則是提供用于驅動擋的主油路離合器C、D、E的油壓，僅在P擋關閉位置閥的下柱塞位于上位，而在非P擋(處于R擋、N擋或D擋)時，位置閥的下柱塞位于下位。因此，變速器控制模塊TCM根據這兩個位置來區分P擋和非P擋。位置閥安裝在上閥體中，具體位置如圖13所示。

變速器處于R擋、N擋或D擋位置時，變速器模塊及儀表顯示的擋位信息是通過程序邏輯來進行分辨。變速器控制模塊通過接收掛擋桿模塊GWS的信號，控制解鎖電磁閥、解鎖保持電磁閥的工作來實現。

圖13 位置閥在上閥體中的位置

圖14 駐車鎖應急解鎖拉線

圖15 無應急解鎖拉線解除機械駐車鎖的操作方法

圖16 電子應急解鎖操作方法

五、電子駐車鎖應急解鎖及自動啟停工作策略

電子駐車鎖采用油壓驅動的方式來實現開鎖和閉鎖。駐車鎖的解鎖狀態是由液壓及電磁鐵來保持的。因此，當車輛出現故障，發動機無法運轉無油壓時，就需要采用應急解鎖的方法來打開電子駐車鎖。

早期的8HP變速器，一般都設計有應急解鎖拉線結構。駕駛員無需下車，在車內的水杯架下或左前A柱的位置設有專門的把手，擰動或拉起把手即可帶動拉線，打開駐車鎖。駐車鎖應急解鎖拉線如圖14所示。

對于裝有后期改進型8HP變速器的車型，有些并沒有設計應急解鎖拉線，解除機械駐車鎖時，需要在車底下，擰起解鎖螺釘，向上頂起駐車連桿從而打開駐車鎖，其操作方法如圖15所示。

在一些特殊情況下，如發動機無法啟動，但啟動馬達可以帶動發動機運轉時，8HP變速器設計有電子應急解鎖系統。對于裝有電子應急解鎖系統的車型來說，應急解鎖的操作方法(圖16)及注意事項如下：

1.進行變速器電子應急開鎖前，必須采取防溜車措施；

2.踩下制動踏板，并在整個操作過程中保持制動狀態；

3.按壓啟動/停止按鈕，使啟動機轉動一段時間；

4.按住開鎖按鈕；

5.將選擋開關向前移動一擋并保持2s；

6.松開選擋開關，然后再次短促向前移動一擋；

7.當儀表臺顯示變速器擋位處于N擋位置，表示變速器已經通過電子應急解鎖系統開鎖；

8.如果再次操作啟動/停止按鈕，在儀表臺不顯示檢查控制信息的情況下可重新啟用駐車鎖。

另外，現在很多車型都裝備了自動啟停系統(START &STOP SYS)。那么，對于帶有啟停系統的車型，在熄火狀態時8HP自動變速器上的電子駐車鎖又是如何配合和滿足駐車鎖打開的呢？

因為自動啟停系統進入工作狀態時，發動機處于熄火狀態，變速器需要保持駐車鎖打開狀態。因此，在發動機熄火狀態時，由于變速器油泵沒有轉動，所以也就沒有油壓。此時，變速器控制模塊會繼續控制解鎖保持電磁閥處于通電狀態，此時駐車鎖機構僅在保持電磁鐵的作用下克服回位彈簧力，使駐車機構保持在打開狀態。

當發動機啟動運轉時，變速器油泵轉動、油路再次獲得油壓，解鎖壓力電磁閥依然控制解鎖油壓驅動解鎖柱塞向解鎖方位驅動，確保駐車鎖機構在油壓下保持在打開位置。

根據以上控制過程，筆者認為在自動啟停工作、發動機熄火及在啟動的瞬間，電子駐車鎖僅在解鎖保持電磁鐵的作用下保持打開狀態，因此，這個階段也是整個8HP變速器電子駐車鎖機構最薄弱、最容易出現故障的時刻。

六、電子駐車鎖常見故障解析

筆者通過總結平時工作中接觸的大量案例，發現有兩種典型的故障經常出現在ZF 8HP變速器電子駐車鎖控制系統中：其一是駐車鎖止器錯誤插入，另一個是駐車鎖止器錯誤退出。

顧名思義，“駐車鎖止器錯誤插入”的含義是：駕駛員(控制模塊)的控制指令是駐車鎖解鎖，駐車鎖機構保持在解鎖狀態，但實際上駐車鎖檢測結果確卻是鎖止的狀態。而“駐車鎖止器錯誤退出”的含義恰恰相反：駕駛員(控制模塊)的控制指令是需要鎖上駐車鎖，駐車機構保持在鎖止狀態，但是實際駐車鎖確是未上鎖，且保持在解鎖的狀態。

ZF 8HP變速器駐車鎖機構的控制策略是：模塊控制兩個電磁閥→壓力電磁閥控制油壓→油壓驅動柱塞→柱塞帶動連桿→連桿動作實現駐車、解鎖。同時，保持電磁閥負責保持解鎖，位置傳感器負責監控P擋位置。以上是整個電控駐車鎖的控制原理，具體的控制流程如圖17所示。

圖17 電子控制駐車鎖控制流程

由圖17所示的控制流程圖，我們可以看出：當控制解鎖命令與實際反饋的插入信號不匹配時，就會出現“駐車鎖止器錯誤插入”的故障碼。因此，可能的原因有：控制模塊控制電流不足、油壓或保持電磁閥的性能不良、液壓閥體中的駐車鎖閥或位置閥的閥芯卡滯、位置傳感器性能不良、系統虧油油壓不足以及模塊的電源接地線路虛接等。

根據筆者近幾年接觸的實際案例來看，發生此類故障常見的故障根源多是駐車鎖柱塞端部磨損、保持電磁閥不能有效卡住該柱塞，尤其容易發生在車輛自動啟停熄火或再啟動的時候。當發動機熄火后，變速器沒有油壓、確保駐車鎖打開的油壓消失，因此只靠駐車解鎖保持電磁閥的卡滯就容易出現跳回P擋的故障。當發動機重新啟動時，由于自動啟停時的啟動速度大于普通啟動、所以在啟動電流過大、蓄電池性能不足，在啟動的一瞬間系統電壓偏低，負責保持的電磁閥不足以卡住鎖止缸柱塞的端部，使得變速器自動跳回P擋，車輛出現“駐車鎖止器錯誤插入”故障碼。因此，蓄電池性能下降、啟動馬達的工作電流偏低也是導致該問題的可能根源之一。

表3 維修手冊上對于“駐車鎖錯誤插入”故障碼的解釋之一

表4 維修手冊上對于“駐車鎖錯誤插入”故障碼的解釋之二

當然，上面所介紹的故障現象是發生在自動啟停工作期間，同時筆者也發現在發動機怠速運轉狀態下，當駕駛員掛出P擋時，有時擋位也會再次跳回P擋。雖然這些現象都是跳回P擋，顯然第二種故障表現是發生在發動機運轉狀態下，可能的故障原因是油壓不足、壓力電磁閥性能不良、閥芯卡滯、柱塞泄壓等。目前來看，筆者發現當變速器存在漏油、油位偏低，就會影響變速器主油路油壓，常常會引發換擋桿無法從P擋推出的故障現象。

變速器“駐車鎖止器錯誤退出”的故障報警多出現在啟動瞬間，或從驅動擋位掛回P擋時。在發動機啟動瞬間，有時會出現駕駛員未操作掛擋，但是駐車鎖會自動打開一下，之后重新回復到P擋的故障現象，這主要是由啟動瞬間電磁閥自檢所導致的。在發動機啟動瞬間，電磁閥會進行自檢，而此時由于電磁閥偏離預設的特性曲線，會把油壓錯誤地引入到駐車鎖止缸柱塞中，從而使得駐車鎖出現短暫的錯誤打開。

車輛停車時，無法從其他擋位掛回P擋，更多的可能是應急解鎖拉線卡滯在打開位置。當駐車鎖止器被錯誤地應急解鎖后，駐車鎖將無法退回到P擋位置，此時會設置“駐車鎖止器錯誤退出”的故障碼。

需要特別注意的是：由于不同的車型，故障碼的設置條件會有所不同。另外，即使是在同一款車上，同一個“錯誤插入”的故障碼會也會有不同的級別及解釋，以區分故障時間長短、嚴重程度、間隙永久故障等。維修人員需要根據診斷設備以及合適維修資料，來查詢該故障碼的具體含義、故障設置條件、可能根源以及故障保護策略等信息。

例如：在某款搭載8HP自動變速器的車型中，其維修手冊中對于“駐車鎖錯誤插入”故障碼就有表3和表4所示的兩種不同解釋。

8HP系列變速器的電控駐車鎖控制原理與常見故障就介紹到這里。希望各位汽修同仁能系統掌握其工作原理，能全面客觀地分析故障原因，準確快速地排除相關電子駐車鎖故障！