6AT换挡跛行问题的研究

作者:柴威 金吉刚 杨安志 冯擎峰 文章来源:吉利汽车研究院 发布时间:2014-07-07
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自动变速器具有换挡简单、操作方便及乘坐舒适性等优点,故被广泛采用。本文以6AT为例,说明其换挡功能及使用过程中出现的跛行问题。通过解决跛行问题,提升了6AT的换挡性能。

目前市场上以6速前驱自动变速器为主(以下简称“6AT”),其最大输入转矩为400Nm,主要由TCU电控控制,内部靠液压执行控制。

换挡曲线

换挡曲线可以实现很多功能控制,如升挡、降挡,液力变矩器从打开到闭锁、打开到滑磨、滑磨到闭锁、闭锁到滑磨及闭锁到打开。现在的液力自动变速器趋向于取消单向离合器,直接通过对离合器-离合器(制动器)的操作来实现换挡,通过这种方法,可以精确地协调和控制待接合离合器和待分离离合器动作,提升换挡品质。

6AT换挡曲线由输出轴的转速和踏板开度来决定,通常有9个基础换挡曲线(其中6个High Range,3个Low Range)、1个高海拔专用换挡曲线和4个扩展曲线(热态Hot mode、上坡Uphill、下坡Downhill和热态Hot LR)。

跛行问题及其解决方案

1. 跛行回家概念

跛行回家(以下简称“LHM”)指由于车辆或变速器本身出现一些故障时,变速器直接进入4挡且不能换挡的保护模式,同时电磁阀停止供电工作,系统油压到达最大值的状态。当6AT车辆进入LHM模式后,从仪表上只能看到4挡,同时在挂如R、D挡时能够明显感觉到车辆的冲击。

2. LHM原因及解决方法

(1)系统供电电压过高或者过低

故障原因:由于起动时电压过低造成ECU和TCU或者ABS等执行器供电不足,通信中断。

解决方法:断电,检查蓄电池电源、ECU和TCU供电线路是否有短接或者断路的情况;紧固线束插件,同时清除DTC,再继续行驶验证。

(2)变速器挡位信号错误故障

故障原因:挡位传感器会发送一个电阻信号给TCU,当线路出现断路,挡位信号错误,TCU会进入LHM。

解决方法:检修线路及TCU插件,清除DTC,若问题仍存在,需更换挡位传感器。

(3)变速器油温信号错误

故障原因:可能为线束断路或断路、接插件虚接、温度传感器损坏或者TCU硬件问题。

故障解决:检查线束通断、接插件是否松动并修理;若故障仍存在,测量传感器电阻;更换TCU,并清除DTC。

(4)输出轴转速信号错误

故障原因:输出轴转速信号被用于TCU的计算中,该信号错误会导致TCU进入LHM。

故障解决:检查TCU端与变速器端线束通断并检修(见图1);测量J4-8与J4-9之间电压,若小于10V,检查供电蓄电池及线路;测量J4-8与J4-10之间电压,若不在4.9~5.1V之间,检查供电蓄电池及线路。

(5)挡位执行错误

故障原因:变速器内部油液不足,换挡油压过低而不能完成换挡;换挡部件损坏。

故障解决:怠速10min并在原地换挡,在变速器油温达到50℃打开变速器油口,若有油液流出则初步判断油液足够;观察流出油液颜色,正常为红色,若变黑色或者发现有杂质,可初步判断变速器内部有烧损。

(6)液力变矩器(TC)锁止离合器(TCC)控制失效

故障原因:在TCU发出锁止信号后TC未按要求进入锁止且滑膜速度大于50r/min超过10s;在TCU发出open信号后TC未按要求进入open状态,滑膜速度小于60r/min且发动机转矩大于120Nm超过5s;滑膜速度失控超过1s。

故障解决:检查变速器是否缺少油液及油液是否受到污染;检查变速器机械部件如内部阀体、电磁阀及油路;更换变速器。

(7)电磁阀控制线路故障

故障原因:电磁阀的控制与变速器挡位控制及执行密切相关,一旦电磁阀出现故障,变速器会进入LHM模式。

故障解决:读取DTC,并按照TCU线束原理图对线束进行检修。

(8)EMS与CAN通信中断或发送失效信号导致6AT进入LHM模式

故障原因:发动机的工作情况对TCU影响很大,当ECU不能正常收发CAN信息超过一定时间,或者发送的信号失效,出于安全考虑TCU会进入LHM,TCU对EMS发送到CAN BUS上的信号值有一个判断范围,当这个值超过了这个判断范围,TCU会进入LHM模式。

故障解决:检查ECU传感器、线束,确定是否因硬件出现故障,导致EMS计算错误,发到CAN BUS上的信号值错误;诊断CAN BUS,确定是否有通信故障或错误帧。

跛行问题实例分析

一辆试验车在行驶途中突然进入LHM模式。解决问题的思路是先分析软件方面的问题原因,硬件的问题一般会导致软件相应的故障。CANAPE是是一款用于TCU开发、标定、诊断和测量数据采集的综合性工具。把带有CANAPE软件的电脑连接到汽车的诊断口上,读取TCU的相关信息(见表)。

根据以往经验,初步判断为油量不足。清楚历史故障后,在路上反复试验,故障出现的频率较高,尤其是大油门驾驶,极易进入跛行。而每次车辆进入跛行都能读取到P0733(3挡速比错误)的故障,偶尔会有P0734(4挡速比错误)故障出现(见图2)。可以确认P0733是导致车辆进入跛行的直接原因。

接着原地换挡,挂R挡,有啮合迹象(见图3),发动机转矩小,车辆无法起步,踩下加速踏板,发动机输出转矩增大,但还是无法起步,主观感觉跟N挡比较近,离合器压力也有换挡动作,但是换挡进程无变化,怀疑是C3打滑,并未啮合。D挡转矩正常,可起步。

在行驶的过程中还发现,车辆进入跛行之前,3挡动力不足,踩下加速踏板,车辆加速无力。4挡和5挡动力较正常,踩下油门,车辆加速较迅速。在换挡过程中,换挡进程异常,离合器打滑(如图4),在3挡和5挡的换挡尤为明显。

通过上述分析,可判断跛行问题很大可能是出在变速器上面。于是拧下油位检查螺栓,有少量油液渗出,变速器实际油量略少于设计油量,但不足以导致如此高频率的跛行故障,排除油量不足的因素。观察变速器油液,已变黑,并有轻微的糊味,变速器内部硬件已磨损。

更换变速器,用CANAPE测量换挡进程曲线,得出换挡进程曲线正常(如图5),跛行问题得以解决,离合器打滑现象不再出现。离合器磨损原因需进一步分析。

结论

换挡曲线的好坏会影响6AT换挡品质,换挡过程中也经常会出现跛行问题。本文给出了换挡跛行问题实例,从软件原因出发,读出跛行故障原因,最终通过相应措施解决了该问题。

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