DSG控制元件信号失灵应对措施

郗宏勋

(湖南交通职业技术学院 汽车工程学院, 湖南 长沙　410132)



DSG控制元件信号失灵应对措施

郗宏勋

(湖南交通职业技术学院 汽车工程学院, 湖南 长沙410132)

摘要：以大众02E直接换挡变速箱为例，分析了其主要元件，通过试验得出了元件输入/输出信号失灵的应对措施，讨论了双离合变速系统特点。

关键词：DSG； 传感器； 应对措施； 缺陷

0引言

众所周知，手动变速箱有使用效率高、坚固且具有运动特性等优点，自动变速箱具有牵引力不中断、操纵方便等优点。而DSG则是将这两种变速箱组合为全新一代的变速箱----直接换挡变速箱，所以，既能较好地满足喜欢自动变速箱的驾驶员对舒适性的严格要求，也能为喜欢手动变速箱的驾驶员提供高水平的驾驶乐趣。

02E直接换挡变速箱的机械电子单元位于变速箱内的DSG油中，其中包括一个电子控制单元和一个电液控制单元。而电子控制单元是变速箱内的中心控制单元，所有传感器信号和来自其它控制单元的信号都汇集在此处，控制和操纵都从此处开始和监控。

102E变速箱基本工作原理

02E变速箱工作原理简图如图1所示。

02E直接换挡变速箱包含两个彼此独立的传动单元，每个传动单元都配有一个多片离合器，两个多片离合器都为湿式离合器，使用DSG油。其中，1,3,5和倒车挡通过多片离合器1来控制，2,4,6挡通过多片离合器2来控制。工作时，一个传动单元始终处于挂挡状态，另一个传动单元也选择下一个挡位并做好准备，但是离合器处于分离位置，相应离合器工作是由机械电子控制系统根据要选择的挡位来控制的。

图1　02E变速箱工作原理简图

202E变速箱控制部分包含的主要元件

2.1　传感器及开关

02E变速箱电子控制部分包含的传感器主要有多片离合器油温传感器G509，变速箱输入转速传感器G182，变速箱输出转速传感器G195和G196，输入轴1和2转速传感器G501和G502，液压压力传感器G193和G194，齿轮油温传感器G93，控制单元温度传感器G510，换挡执行机构行程传感器1至4，分别为G487，G488，G489和G490，方向盘Tiptronic 开关E438和E439。实物如图2所示。

图2　02E变速箱控制部分传感器及开关

2.2　控制单元和执行机构

02E变速箱电子控制部分还包含控制单元J743，执行机构包含5个电磁阀N88，N89，N90，N91，N92和6个调压阀N215，N216，N217，N218，N233，N371。控制单元和执行机构如图3所示。

图3　控制单元和执行机构

302E变速箱控制部分各元件分析

3.1　传感器分析

3.1.1G182，G501和G502

变速箱输入转速传感器G182安装于变速箱内，用来测量变速箱输入转速。G501和G502都安装于机械电子单元内，其中G501用来测量输入轴1的转速，G502用来测量输入轴2的转速[1]。G182，G501和G502测量的信号一起用来计算多片离合器的滑转率，电子控制单元可以借助计算的离合器滑转率来更精确地控制离合器结合和分离。

3.1.2G509

多片离合器油温传感器G509安装于变速箱输入轴转速传感器G182的壳体内。因为多片离合器内的油要承受较大的热应力，所以变速箱内此处的油温较高。而G509就是用来测量多片离合器出口处DSG油的温度[2]。电子控制单元利用G509的信号，调节离合器冷却油的流量，并采取其它措施来保护变速箱。

3.1.3G195和G196

G195和G196两个传感器以对置方式安装在机电控制单元上的一个壳体内，共同扫描输出轴2上的同一个脉冲信号，这样两个传感器彼此之间就会产生偏差，即G195的信号为“高电平”，G196的信号则为“低电平”[3]。电子控制单元借助这些信号可以识别汽车的车速和行驶方向。比如：行驶方向可以通过信号彼此之间的偏差识别，如果汽车改变行驶方向，信号就会以相反的顺序到达电子控制单元。

3.1.4G193和G194

G193和G194两个传感器都安装于机械电子单元的电液控制单元内，这两个压力传感器都是由一对层状结构的导电极板组成，上部极板附在陶瓷隔膜上，只要压力发生变化，该隔膜就会弯曲变形，离合器片之间的距离就会发生改变。其中G193液压压力传感器测量多片离合器K1承受的压力，G194液压压力传感器测量多片离合器K2承受的压力。机械电子控制单元ECU借助测量的信号来精确调节多片离合器[4]。

液压压力传感器内部结构示意图如图4所示。

图4　液压压力传感器内部结构示意图

3.1.5G93和G510

G93和G510两个传感器都安装于机械电子单元内，机械电子单元始终被DSG油所包围，其中G93直接测量齿轮油的温度，G510直接测量控制单元的温度，机械电子控制单元ECU借助测量的信号及时采取措施降低油温，避免机械电子单元和齿轮油过热。

3.1.6G487，G488，G489和G490

G487，G488，G489和G490四个行程传感器都安装于机械电子单元内，这些传感器都是利用选挡拨叉上的磁铁产生一个信号，控制单元利用该信号识别换挡执行机构的位置。其中G487用于1，3挡，G488用于2，4挡，G489用于6和倒挡，G490用于5和空挡。

行程传感器示意图如图5所示。

图5　行程传感器示意图

3.2　执行机构分析

N88，N89，N90，N91和N92五个电磁阀都安装于机械电子单元的电液控制单元内，其中N88，N89，N90，N91四个阀门是“是/否型”阀门，通过多路转换器滑阀控制至所有换挡执行机构的油压。当电磁阀未通电时，压力油无法到达换挡执行机构处[5]。控制分工位电磁阀N88控制1挡和5挡的选挡油压，电磁阀N89控制3挡和空挡的选挡油压，电磁阀N90控制2挡和6挡的选挡油压，电磁阀N91控制4挡和倒挡的选挡油压。而电磁阀N92控制液压控制单元内的多路转换器，当开启电磁阀N92，可以选择2，4和6挡，当关闭电磁阀N92，可以选择1，3，5和倒挡。

3.2.2N215，N216，N217，N218，N233和N371

N215，N216，N217，N218，N233和N371六个调压阀都安装于机械电子单元的电液控制单元内，其中N215和N216用于控制多片离合器的压力，具体分工为N215控制多片离合器K1，N216控制多片离合器K2；调压阀N217是主调压阀，用于调节机械电子液压系统内的主压力，调节主压力的依据是离合器的压力，而离合器的压力又取决于发动机扭矩，发动机的转速温度可用于校正主压力；调压阀N218是冷却油阀，用于通过一个液压滑阀控制冷却油的流量，控制单元通过多片离合器油温度传感器G509的信号来控制这个阀门；调压阀N233和N371是控制机械电子单元阀箱内的安全滑阀，当变速箱相关部分出现与安全有关的故障时，安全滑阀使该部分液压压力与系统隔开[6]。

402E变速箱控制部分各元件信号失灵时的应对措施

4.1　传感器信号失灵时的应对措施

4.1.1G182，G501和G502信号失灵时的应对措施

因为变速箱输入转速与发动机转速相同，所以分析并通过试验证实得出，当变速箱输入转速传感器G182信号失灵时，控制单元使用来自CAN的发动机转速值来代替；输入轴1转速传感器G501，经试验证实，车辆只能以2挡行驶，输入轴2的转速传感器 G502信号失灵时，经试验证实，车辆只能以1挡和3挡行驶。

4.1.2G509信号失灵时的应对措施

因为G509是用来测量多片离合器出口处DSG油的温度，所以分析并通过试验证实得出，当多片离合器油温度传感器G509信号失灵时，可用齿轮油温度传感器G93和控制单元温度传感器G510的信号值来代替。

4.1.3G195和G196信号失灵时的应对措施

非线性偏微分方程有很多的应用，尤其是非线性方程的孤子解，在工程、光纤和物理等领域都起着很重要的作用。因此求解非线性偏微分方程的孤子解变得越来越重要了，但是它的求解是非常困难的，尤其是高阶非线性偏微分方程。直到最近几十年，随着计算机软件的发展，如MATLAB、Mathematica等，许多的求解非线性偏微分方程孤子解的方法被提出，非线性方程求解方向获得很大发展[1-16]。

因为电子控制单元借助G195和G196的测量信号可以识别汽车的车速和行驶方向，所以分析并通过试验证实得出，当变速器输出转速传感器G195和G196信号失灵时，控制单元将使用来自ABS控制单元的车速和行驶方向信号来代替。

4.1.4G193和G194信号失灵时的应对措施

因为G193液压压力传感器测量多片离合器K1承受的压力，G194液压压力传感器测量多片离合器K2承受的压力，所以分析并通过试验证实得出，当液压压力传感器G193和G194信号失灵时或无压力时，相关变速箱部分将从整个系统中脱开。此时，车辆只能以1挡和3挡或者2挡行驶[7]。

4.1.5G93和G510信号失灵时的应对措施

因为G93直接测量齿轮油的温度，G510直接测量控制单元的温度，所以分析并通过试验证实得出，当液压压力传感器G93和G510信号失灵时，若齿轮油温度超过138 ℃时，机械电子单元直接控制降低发动机扭矩，若齿轮油温度超过145 ℃时，不再向多片离合器供油，离合器保持分离状态。

4.1.6G487，G488，G489和G490信号失灵时的应对措施

因为控制单元利用该传感器信号识别相应换挡执行机构的位置，所以，如果某个传感器信号失灵，无法发送信号，受影响的变速箱部分将会从整个系统中脱开，变速箱将无法挂入相应的挡位，比如，G488信号失灵，变速箱将无法挂入2挡和4挡。

4.2　执行机构信号失灵时的应对措施

4.2.1N88，N89，N90，N91和N92信号失灵时的应对措施

因为N88，N89，N90，N91控制至所有换挡执行机构的油压，所以，如果某个电磁阀信号失灵，无法发送信号，受影响的变速箱部分将会从整个系统中脱开，经试验证实，此时车辆只能以1挡和3挡或者2挡行驶。N92电磁阀控制液压控制单元内的多路转换器，所以当信号失灵时，多路转换器阀将保持在静止位置，无法通过油压来启用，此时车辆将有可能选择不正确的挡位或损坏。

4.2.2N215，N216，N217，N218，N233和N371信号失灵时的应对措施

离合器调压阀N215和N216如果信号失灵，故障将在组合仪表中显示出来，经试验证实，受影响的变速箱部分将从整个系统中脱开；主压力调压阀N217信号失灵时，经试验证实，系统将以最大压力工作，此时必将导致耗油量增加及产生选挡噪音；冷却油调压阀N218信号失灵时，经试验证实，冷却油将以最大流量流过多片离合器，此时可能造成环境温度较低时换挡困难及耗油量提高；安全调压阀N233和N371信号失灵时，经试验证实，受影响的变速箱部分无法再选择挡位，因为N233控制变速箱部分1的安全滑阀，所以变速箱部分1失灵，车辆只能以2挡行驶，而N371控制变速箱部分2的安全滑阀，所以变速箱部分2失灵，车辆只能以1挡和3挡行驶[3]。

5双离合变速系统在使用中存在的缺陷

尽管双离合技术出现较早，且在汽车上大量应用已几年，但在使用中还是出现了一些问题。以大众汽车DSG双离合变速系统为例，不管是在中国市场还是北美和欧洲市场，频频出现问题。

2009年10月大众公司发出召回通告，召回部分装备6速DSG双离合自动变速箱的09款国产迈腾、进口奥迪TT、进口大众EOS，CC，R36，R36Variant及GTI轿车，涉及车辆总计2 760辆[8]。召回原因：由于油液温度传感器可能向控制单元发送错误的温度信号，在极个别情况下，可能导致控制单元启动变速箱保护模式，暂时中断动力输出，影响行车安全。故障提醒：故障发生时，仪表板上的挡位指示灯会闪烁，同时刹车踏板指示灯亮起。处理方案：免费维修，更新变速箱控制单元程序，以消除隐患。

但是这样的处理并未将问题彻底解决，尤其是在交通拥堵的城市中使用时，汽车离合器频繁处在起步、制动停车及换挡过程中，离合器温度升高，直接影响到对离合器的控制。如果达不到很高的控制精度及精准性，一部分车辆就会产生耸动、颤抖、冲击、突然加速、异响及不能自动换挡等故障现象。

通过以上分析不难看出，作为汽车新技术的双离合变速技术已经成熟，而这一成熟技术在实车上运用自如还有待时间的考验，在不断考验过程中，肯定还有一些具体的问题需要解决。

参考文献：

[1]黄林彬.汽车自动变速器结构与检修[M].上海：同济大学出版社，2010.

[2]杭卫星.双离合直接换挡变速器结构与组成[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]马文波.DSG变速器[M].北京：人民交通出版社，2009.

[4]汪贵行,汪学慧.湿式与干式DSG双离合变速器结构与检修[M].北京：机械工业出版社,2011.

[5]刘铁军,张邦成,王占礼,等.汽车传动系冲击耐久性试验台控制系统建模及仿真分析[J].长春工业大学学报：自然科学版,2011,32(2):109-114.

[6]李军华.双离合器变速器控制系统的设计与研究[D]：[硕士学位论文].重庆：西南大学,2009.

[7]吴铭.大众新一代智能自动变速器7挡DSG[M].北京：机械工业出版社,2009.

[8]吴际璋,王林超.双离合器式自动变速器[M].北京：机械工业出版社,2009.

Countermeasures for DSG control element signal failure

XI Hong-xun

(Institute of Automotive Engineering， Hunan Communication Polytechnic， Changsha 410132, China)

Abstract：With Mass 02E direct shift gearbox as an example, we analyze the main components and get the countermeasures for the gearbox when failure signal response. Also, the features double clutch transmission system are discussed.

Key words：DSG; sensors; countermeasures; defects.

作者简介：郗宏勋(1978-)，男，汉族，陕西华阴人，湖南交通职业技术学院讲师，硕士，主要从事汽车运用方向研究,E-mail:2669087253@qq.com. 李任江(1968-)，男，汉族，吉林长春人，长春工业大学副教授，博士，主要从事机电控制及工业工程方向研究,E-mail:lirenjiang@ccut.edu.cn.

基金项目：国家自然科学基金资助项目(70973034)

收稿日期：2014-06-13 2014-04-11

中图分类号：U 463

文献标志码：A

文章编号：1674-1374(2015)01-0032-06

DOI:10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2015.1.07