混動汽車檢測技術(shù)綜合分析

臧銀波

（陜西省西安市汽車維修行業(yè)管理處，陜西 西安 710000）

1 混動汽車及其AMT變速器簡介

1.1 并聯(lián)式混動汽車簡介

混動汽車主要采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，即內(nèi)燃機和電動機均可以獨立提供汽車行駛所需要的動力，做到雙重保障。并聯(lián)式混動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中的內(nèi)燃機與電動機的功率因數(shù)可以累加，這是由于其實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速兩種驅(qū)動的耦合方式。電動機可以作為輔助機械進行輕度性混合，提供一個較小的功率進行輔助驅(qū)動；同時也可以采取重度耦合從而轉(zhuǎn)變成為主要驅(qū)動來源，較傳統(tǒng)燃油車具有更高的傳動效率[1]。基于混動汽車的這一套并聯(lián)式的驅(qū)動系統(tǒng)，為了確保它能成功將兩種不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進行耦合，汽車廠商為此增加了一套復合動力控制系統(tǒng)，從而使得混動汽車具有良好的動力輸出。

1.2 AMT變速器簡介

傳統(tǒng)汽車的變速箱有四種，分別是自動擋變速器（AT）、無級自動擋變速器（CVT）、無級雙離合器自動擋變速器（DCT）以及液力電控機械式自動擋變速器（AMT），這一分類方式主要是根據(jù)不同的傳動結(jié)構(gòu)與控制方式對其進行區(qū)分。AMT變速器的結(jié)構(gòu)總成與手動換擋變速器相類似，是在手動換擋變速器的基礎(chǔ)上進行相應的改動并增加電機控制系統(tǒng)從而形成的自動換擋變速器[2]。AMT變速器具有技術(shù)難度小、穩(wěn)定性高、體積小、動力傳輸效率高以及節(jié)能性等諸多優(yōu)點。

2 FMEA檢測技術(shù)概述

2.1 FMEA主要內(nèi)容

FMEA是一種專門用來分析識別不同產(chǎn)品或使用過程中潛在風險故障的分析模式，以有效提高產(chǎn)品的使用安全性，目前在專業(yè)工程中被廣泛地運用。

2.2 檢測技術(shù)的主要步驟

FMEA檢測技術(shù)的主要步驟是由上到下的，從汽車總系統(tǒng)到子系統(tǒng)再到子元件的檢測順序，完成這一系列操作后再反過來從子元件回到汽車總系統(tǒng)，以此檢測各種混合電動動力汽車系統(tǒng)是否存在故障。

3 混動汽車檢測結(jié)構(gòu)分析

3.1 并聯(lián)混合動力汽車結(jié)構(gòu)總圖

并聯(lián)式混動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)主要包含發(fā)動機、電動機、控制器、AMT、TCU、ECU、差速器、油門剎車等部件，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其工作原理是燃油發(fā)動機和電動機所產(chǎn)生的動力輸出，通過帶式轉(zhuǎn)矩耦合器耦合后傳輸?shù)紸MT變速器上，經(jīng)過AMT變速后傳輸至輸出端并反饋給輪胎[3]。

圖1 驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 MT部分結(jié)構(gòu)

混動汽車的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速與車速關(guān)系如圖2所示，從圖2中曲線可以發(fā)現(xiàn)，混動汽車驅(qū)動系統(tǒng)在理想情況下能夠保證在任一車速下進行最大功率輸出。但是在實際情況中，低速行駛時轉(zhuǎn)矩具有外力制約，將會存在一個由輪胎與地面附著力所決定的限制。從圖2中還可以看出，混動汽車保持恒功率制動可以有效提供牽引力，確保汽車在爬坡等場合中具有較為良好的制動性能。

圖2 車輛牽引動力裝置性能

3.3 換擋執(zhí)行機構(gòu)

驅(qū)動電機系統(tǒng)執(zhí)行驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)動電機、輪系、進給驅(qū)動絲桿、執(zhí)行桿、推拉索和驅(qū)動L型桿這6個主要部分構(gòu)成。換擋加速過程是 TCU收到指令后驅(qū)動同步電機從而驅(qū)動螺紋螺桿驅(qū)動系統(tǒng)進行相應的加速。

4 混動汽車檢測技術(shù)分析

4.1 基于FMEA的相關(guān)檢測

對于FMEA檢測技術(shù)，常采用3種狀態(tài)進行評估，即嚴重惡化程度（S）、故障異常發(fā)生度（0）、故障的準確檢測度（D）。通過這三個指標對相應的項目打分，1～10分表示故障類型由輕到重，當判斷所有項目后可以綜合得到一個故障分數(shù)PRN，通過分數(shù)可以明確哪些系統(tǒng)存在嚴重的故障，而哪些系統(tǒng)只需要維護保養(yǎng)。

AMT主要由執(zhí)行器、齒輪和控制器組成。AMT可能發(fā)生的故障類型很多，有的不會對正常工作造成嚴重的影響，如推拉鎖撥叉斷裂等，可能會影響換擋過程。有些故障如缺少潤滑油、零部件存在部分松動等，這對AMT的正常工作造成的影響可能會更小。因此最重要的工作是找出將會嚴重導致AMT無法正常工作的核心問題，基于FMEA的檢測技術(shù)可以很好地解決這一問題，發(fā)現(xiàn)車輛不同故障的嚴重程度[4]。因此，本文運用FMEA技術(shù)對AMT機構(gòu)進行了相應的故障檢測分析，結(jié)果如下。

（1）FMEA分析執(zhí)行機構(gòu)。

表1 執(zhí)行機構(gòu)分析

（2）系統(tǒng)關(guān)鍵故障。

經(jīng)過上述FEMA分析，可得出AMT系統(tǒng)的關(guān)鍵性故障如表2所示。

表2 混動汽車關(guān)鍵性故障檢測

4.2 基于FTA的相關(guān)分析

在通過以上FMEA技術(shù)的分析后，本文還引入了故障發(fā)生樹狀態(tài)分析（FTA）方法。該方法分析系統(tǒng)中不希望出現(xiàn)的狀態(tài)，然后找到導致其可能發(fā)生的中間基本事件，以及這些中間基本事件可能發(fā)生的根本原因，最后仔細追查直至了解其基本故障發(fā)生機理，不再需要追究所有影響系統(tǒng)因素的存在為止。建立故障系統(tǒng)分析樹的首要任務是如何建立一個系統(tǒng)的故障樹，故障分析樹的核心元素主要是各個事件和系統(tǒng)邏輯上的門，事件門是用來描述各系統(tǒng)和各個元器件故障的狀態(tài)，邏輯上的門用來表示各個事件之間的邏輯關(guān)系，并將各事件之間聯(lián)系處理起來。未明確分別表示各部分發(fā)生故障和汽車產(chǎn)生各種故障的主要原因，在上面關(guān)于 FMEA與AMT結(jié)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，給出自動換擋系統(tǒng)執(zhí)行控制機構(gòu)系統(tǒng)的AMT結(jié)構(gòu)圖。

5 結(jié)束語

基于當前節(jié)能環(huán)保的技術(shù)要求，需要進一步加強對新型混合動力汽車的研究，充分發(fā)揮其節(jié)能降耗的優(yōu)勢。新型混合動力汽車利用電動機與內(nèi)燃機同時作用的方式，不僅可以更好地適應各種環(huán)境，還可以降低燃油壓力，有效解決環(huán)境污染問題。為了進一步發(fā)揮其優(yōu)勢，應深入研究混動汽車檢測技術(shù)，提高專業(yè)水平，解決現(xiàn)存的各種問題。