DCT變速器離合器壓力異常故障診斷方法＊

熊英勇，任翔

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

引言

DCT自動變速器作是近年來國內市場應用最為廣泛的自動變速器，按照離合器工作環境分干式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動模塊設計，整機結構緊湊、性能優越，滿足自動快速換擋及駕駛舒適性要求。

在市場應用過程中，離合器壓力異常是較為常見故障之一，該故障導致車輛行駛中頓挫沖擊或無法換擋，嚴重影響客戶駕駛體驗。如何在售后服務中快速確認故障原因并消除故障成為技術部門重要工作之一。

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設計，通過離合器壓力控制電磁閥實現系統壓力調節，離合器壓力傳感器監控系統壓力。當變速器正常工作時，控制器TCU根據各相關模塊工作信號，計算此時離合器所需壓力，即離合器期望壓力P_Des，再根據離合器壓力控制電磁閥 P/I（壓力/電流）特性曲線，加載對應電流到離合器壓力控制電磁閥，實現離合器壓力P_Act控制。

2 離合器壓力異常表現

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差值超出標準范圍。

圖2 壓力異常表現

離合器壓力控制作為DCT變速器最重要的控制項目，壓力異常對整個變速器功能及性能產生嚴重影響：

（1）觸發變速器保護功能，限制變速器工作擋位或斷開動力傳遞，產生安全隱患；

（2）可能導致兩個離合器同時結合，引起變速器內部損壞，喪失使用功能；

（3）車輛在掛擋、起步、行駛等使用過程中頓挫沖擊，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、電控兩個方面分析。

3.1 液壓系統影響分析

液壓系統是整個機構的執行系統，將程序動作轉化為機械動作，實現離合器控制。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個組成部分。

液壓系統失效主要表現為供壓不足或供壓過高，即系統實際壓力P_Act低于或高于軟件控制需求值P_Des。

圖3 液壓系統FTA分析

3.2 電控系統影響分析

電控系統是整個機構的控制單元，TCU根據各傳感器數據，控制和監控系統壓力。其主要由TCU、電路、壓力傳感器3個部分組成。

電控單元失效主要表現為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異常等。

圖4 電控系統FTA分析

4 故障診斷方法

本章主要從液壓系統、壓力傳感器兩個方面進行研究。

4.1 液壓系統故障診斷

液壓系統故障主要表現為系統供壓不足或供壓過高。根據液壓系統影響因素分析，常見故障為油量低、系統泄露、油泵故障。

4.1.1 油量少故障診斷

油量檢查作為售后保養常見檢查項目，根據變速器設計結構方法不同，以某公司DCT變速器為例，通過溢流管檢查方法來判斷：

（1）變速器油溫40°C±5°C范圍內，P擋發動機怠速狀態下，通過設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擋發動機怠速狀態，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、系統泄露故障診斷

油泵故障與系統故障，主要是通過控制油泵電流調節系統壓力，利用離合器壓力傳感器讀值，確認壓力是否跟隨，具體方法如下：

（1）車輛怠速狀態下，使用售后診斷設備將離合器壓力控制電磁閥全部打開，此時讀取壓力傳感器數值為油泵工作時的系統壓力；

（2）手動控制油泵轉速或電流，記錄壓力傳感器讀取壓力，確認壓力值是否在設計的轉速或電流對應的壓力值范圍內；

（3）若滿足，系統無故障；若不滿足，油泵存在故障或系統有泄露；

（4）利用油泵故障對液壓系統其他部件（撥叉、冷卻）產生2的影響，通過簡單測試如換擋撥叉自學習、升溫冷卻測試來判斷油泵是否異常。若測試成功，油泵無故障，若不成功，油泵存在問題。

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，通過手動加載電流，確認壓力是否跟隨的方法進行診斷，主要方法如下：

圖5 壓力控制電磁閥P/I特性曲線

（1）怠速狀態下，小電流階梯加減電磁閥電流，讀取系統壓力值，確認是否跟隨正常。

圖6 壓力控制電磁閥電流階梯測試

（2）若壓力跟隨正常，無卡滯，若出現不跟隨，電磁閥卡滯。

4.2 壓力傳感器故障診斷

系統壓力P_Act主要是通過離合器壓力傳感器讀取，壓力傳感器讀值準確性決定了系統控制的精確性。壓力傳感器工作原理實際是將系統的壓力轉換成傳感器電壓，然后控制器TCU再將電壓信號轉化成壓力數值，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準：

（1）精度檢查。當車輛處于通電狀態下（未啟動），壓力傳感器讀取到的壓力應為當地大氣壓力，根據這個特性，判定壓力傳感器是否滿足精度要求，即上電狀態下離合器絕對壓力值滿足100±AkPa認為合格（如大氣壓不同則按照當地大氣壓±AkPa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電氣元件受到溫度的影響，因此壓力傳感器整體會表現出隨著溫度的變化，輸出發生漂移。由于是多個電氣元件的影響疊加導致的漂移，因此對于單個傳感器來說，不同壓力和不同壽命下，溫度的漂移影響均是不確定的。對于不同壓力傳感器來說，漂移的方向與大小也是不確定的。在實際運用過程中，根據生產測試大數據統計，某公司制定溫度漂移檢查標準：變速器油溫 T1-T2℃范圍內，上電狀態下讀取離合器絕對壓力值變化＜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

在實際故障診斷過程中，售后需要有效區分壓力異常是否為真實的壓力突變，正確區分壓力傳感器信號異常和液壓系統實際壓力跳變。壓力信號異常和壓力實際跳變，都會對整車駕駛及整車其他模塊信號產生影響，但二者產生影響的表現不同，本文研究開發的售后診斷模塊，利用二者對車輛駕駛過程中整車其他模塊信號參數變化，診斷故障原因。

控制器TCU開發壓力異常專用診斷模塊，實時監控車輛運行過程中TCU內部信號及整車CAN網絡相關信號，當檢測到壓力信號異常并滿足診斷條件時，觸發診斷開關，進入診斷模式，主要技術方案如下：

圖8 診斷邏輯開發

（1）控制器TCU監控TCU內部信號離合器期望壓力P_Des、離合器壓力傳感器讀取壓力值 P_Act，并計算PΔ=|P_Des- P_Act|；

（2）當 PΔ＞P_門檻值且 TΔ1＞T1_門檻值時，進入故障診斷模式；

（3）進入故障診斷模式后，控制器TCU開始采集整車CAN網絡信號發動機扭矩值Tq_Act、整車加速度a、油門位置Gas、發動機轉速EngSpd；

（4）計算診斷時間TΔ2內發動機期望扭矩Tq_Des。根據油門位置Gas信號、發動機轉速EngSpd，查找發動機萬有特性表，確定此時發動機真實期望扭矩Tq_Des；

（5）計算診斷時間 TΔ2內發動機扭矩差值 TqΔ=|Tq_Des-Tq_ Act|及加速度變化Δa。

（6）故障診斷。當TqΔ＜Tq_門檻值，aΔ＜a_門檻值且TΔ2＞T2_門檻值，系統診斷為壓力傳感器信號異常；當 TqΔ＞Tq_門檻值，aΔ＞a_門檻值且TΔ2＞T2_門檻值，系統診斷為液壓系統故障，并輸出診斷結果提示（故障代碼、故障燈）。

圖9 發動機萬有特性表

車輛出現故障時，售后維修人員從 TCU讀取診斷結果（故障碼提示信息），根據故障碼信息，確認故障原因。壓力傳感器壓力信號異常時，系統直接判定，售后更換傳感器即可；診斷結果為液壓系統故障時，售后人員還需進一步檢查確認，按照液壓故障診斷方法排查油量、電磁閥、油泵及系統泄露問題。

6 結束語

本文從DCT變速器壓力控制、壓力異常表現、影響因素分析、故障診斷方法、售后診斷模塊開發系統論述了壓力異常產生機理及診斷方法。

隨著自動變速器應用的普及，國內市場各主機廠已經開發或正在開發具有自主技術的DCT自動變速器，市場面臨的競爭除了本身的技術能力和制造品質之外，售后服務也是各家競爭的重點。自動變速器售后診斷的專業性、效率、準確性決定了顧客滿意度及產品口碑，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、離合器壓力傳感器兩者的故障判定，該方法已廣泛應用到售后市場故障診斷當中。