浅析ZF 8HP电子驻车锁控制原理及常见故障(下)

◆文/北京 杨老师

(接上期)

三、电子驻车锁的油路分析

通过上述介绍可以看出，解除P挡的操作是靠着电控和液压配合来实现的。那么，当驾驶员发出挂挡信号，变速器需要解除P挡时，油路系统是如何工作的呢? 下面，我们就简单来看一下阀体的油路控制原理(图10)。

图10 阀体的油路控制原理

当驾驶员发出挂入其他挡、解除P挡的操作时，变速器控制模块首先控制解锁压力电磁阀MV1通电，控制油路油压就通过该解锁压力电磁阀分别进入到驻车锁调节阀和位置阀中。在驻车锁调节阀中，由于柱塞上侧的控制油腔加压，使得柱塞向下移动，从而控制主油路油压流入驻车锁柱塞的油腔，柱塞向下移动，带动驻车锁止器连杆移动克服驻车锁回位弹簧力，打开驻车锁棘轮，变速器解除P挡。另外，在解除P挡时，变速器控制模块也会控制解锁保持电磁阀通电，驻车锁柱塞向下移动，柱塞前端的开销凹槽就会卡在解锁保持电磁阀前端的卡片中，使其保持在解锁状态。

解锁时，另一路油压进入到位置阀中。那么，这个位置阀有哪些作用呢？在变速器阀体的介绍中，对位置阀的描述是：“在变速器阀体上的变速器控制模块中，集成了涡轮转速传感器、输出转速传感器、用于探测驻车锁位置的位置传感器以及变速器油温度传感器。”也就是说，变速器模块并非单独采用程序中的电子逻辑信号进行挡位判断与显示，而是在阀体中装备有探测驻车锁位置的位置传感器。需要特别强调的是：检测驻车锁位置的位置传感器并非直接检测驻车锁阀中的柱塞位置，而是检测位置阀中柱塞的位置。

简单来说：位置阀是控制模块用来监测驻车锁状态的液压位置阀芯，而驻车锁阀则是控制驻车锁执行油路的控制阀芯！

四、电子驻车锁的故障应急设计策略

驻车锁阀和位置阀中的阀芯，除了受控于“解锁压力电磁阀MV1”，还有两条油路。这两条油路有什么作用？为什么要引入其他油路来控制这两个阀芯呢? 下面，我们就来看一下如图11所示的相关油路。

图11 离合器油压控制

从图10、图11所示的两张油路图，我们不难发现，驻车锁阀不仅受控于解锁压力电磁阀MV1，还引入了离合器C执行器的油压控制。当离合器C结合时候，离合器的油压就被引入驻车锁阀，确保驻车锁仍处于打开位置。而位置阀不仅受控于解锁压力电磁阀MV1，而且还受控于离合器C和离合器E的油路。从表1所示不同挡位时电磁阀的工作状态来看，拥有解锁压力电磁阀MV1和解锁保持电磁阀就足够完成挂出P挡解锁、非P挡保持的状态。但为什么还需要上述两条油路？难道还有其他的用途？确实还有其他用途。因为设计师不仅要确保正常状态下驻车锁的工作无误，还要充分靠故障模式和备用模式下变速器的安全和使用。

假设车辆在行驶中，因事故或变速器系统故障导致突然断电，那么解锁压力电磁阀、解锁保持电磁阀都会断电，驻车锁就会靠着回位弹簧的力度自动插回驻车状态，此时输出传动轴突然被驻车棘轮制动，驱动车轮将立即抱死，车辆立即就会处于危险状态！为了避免这种极端故障模式时的安全事故，驻车锁就必须在行驶中一直处于保持打开的状态，因此就需要引入一个额外的油压，使得变速器控制模块在故障时，即便是在模块断电的严重故障下，也能保持驻车锁打开的状态。

在驻车锁阀中为何引入的是离合器C的油路? 而不是离合器A、B、D或E的油路？这一点又与8HP变速器电磁阀的故障模式保护设计策略直接相关。因为阀体中离合器C的电磁阀采用的是反向(下降)的电流压力特性曲线控制，电流越大、输出压力越小；反之，电流越小，输出压力越大。ZF 8HP电磁阀的电流压力特性曲线如图12所示。

图12 电子压力控制阀特性曲线

显然，因为离合器C的压力电磁阀EDS C是电流-压力反向的特性曲线，所以在车辆行驶过程中，因变速器故障突然断电时，离合器C的压力电磁阀EDS C即便断电，仍会有最高的控制油压输出。也就说此状态仍会有油压使得驻车锁阀处于打开状态！同时，由于系统油压电磁阀EDS SYS仍是一个反向的特性曲线，所以即便是在这种变速器断电的严重故障下，驻车锁还可以保持处于被打开的状态，避免驻车锁错误插入而发生危险。

同样，在位置阀中为何引入离合器C和离合器E的油路? 而不是离合器A、B或D的油路? 要回答这个问题需要从各挡位对应的执行元件工作状态讲起。表2是ZF 8HP变速器处于不同挡位时各离合器的工作状态。

表2 不同挡位时各离合器的工作状态

从表2中，我们可以发现一个非常有趣的规律：离合器C和离合器E这两个执行部件仅工作在D1～D8的前进挡位中，而在P挡、R挡和N挡时没有工作油压。我们再回过头查阅图10、图11中的位置阀及油路，其上端的油压正是离合器C和离合器E的工作油压。因此，位置阀上端的柱塞仅有两个位置：PRN位置以及前进D挡位置。当变速器处于P挡、R挡或N挡位置时，上柱塞处于顶端；当变速器处于前进D挡时，上柱塞处于下端位置。而位置阀下端的下柱塞则是提供用于驱动挡的主油路离合器C、D、E的油压，仅在P挡关闭位置阀的下柱塞位于上位，而在非P挡(处于R挡、N挡或D挡)时，位置阀的下柱塞位于下位。因此，变速器控制模块TCM根据这两个位置来区分P挡和非P挡。位置阀安装在上阀体中，具体位置如图13所示。

变速器处于R挡、N挡或D挡位置时，变速器模块及仪表显示的挡位信息是通过程序逻辑来进行分辨。变速器控制模块通过接收挂挡杆模块GWS的信号，控制解锁电磁阀、解锁保持电磁阀的工作来实现。

图13 位置阀在上阀体中的位置

图14 驻车锁应急解锁拉线

图15 无应急解锁拉线解除机械驻车锁的操作方法

图16 电子应急解锁操作方法

五、电子驻车锁应急解锁及自动启停工作策略

电子驻车锁采用油压驱动的方式来实现开锁和闭锁。驻车锁的解锁状态是由液压及电磁铁来保持的。因此，当车辆出现故障，发动机无法运转无油压时，就需要采用应急解锁的方法来打开电子驻车锁。

早期的8HP变速器，一般都设计有应急解锁拉线结构。驾驶员无需下车，在车内的水杯架下或左前A柱的位置设有专门的把手，拧动或拉起把手即可带动拉线，打开驻车锁。驻车锁应急解锁拉线如图14所示。

对于装有后期改进型8HP变速器的车型，有些并没有设计应急解锁拉线，解除机械驻车锁时，需要在车底下，拧起解锁螺钉，向上顶起驻车连杆从而打开驻车锁，其操作方法如图15所示。

在一些特殊情况下，如发动机无法启动，但启动马达可以带动发动机运转时，8HP变速器设计有电子应急解锁系统。对于装有电子应急解锁系统的车型来说，应急解锁的操作方法(图16)及注意事项如下：

1.进行变速器电子应急开锁前，必须采取防溜车措施；

2.踩下制动踏板，并在整个操作过程中保持制动状态；

3.按压启动/停止按钮，使启动机转动一段时间；

4.按住开锁按钮；

5.将选挡开关向前移动一挡并保持2s；

6.松开选挡开关，然后再次短促向前移动一挡；

7.当仪表台显示变速器挡位处于N挡位置，表示变速器已经通过电子应急解锁系统开锁；

8.如果再次操作启动/停止按钮，在仪表台不显示检查控制信息的情况下可重新启用驻车锁。

另外，现在很多车型都装备了自动启停系统(START &STOP SYS)。那么，对于带有启停系统的车型，在熄火状态时8HP自动变速器上的电子驻车锁又是如何配合和满足驻车锁打开的呢？

因为自动启停系统进入工作状态时，发动机处于熄火状态，变速器需要保持驻车锁打开状态。因此，在发动机熄火状态时，由于变速器油泵没有转动，所以也就没有油压。此时，变速器控制模块会继续控制解锁保持电磁阀处于通电状态，此时驻车锁机构仅在保持电磁铁的作用下克服回位弹簧力，使驻车机构保持在打开状态。

当发动机启动运转时，变速器油泵转动、油路再次获得油压，解锁压力电磁阀依然控制解锁油压驱动解锁柱塞向解锁方位驱动，确保驻车锁机构在油压下保持在打开位置。

根据以上控制过程，笔者认为在自动启停工作、发动机熄火及在启动的瞬间，电子驻车锁仅在解锁保持电磁铁的作用下保持打开状态，因此，这个阶段也是整个8HP变速器电子驻车锁机构最薄弱、最容易出现故障的时刻。

六、电子驻车锁常见故障解析

笔者通过总结平时工作中接触的大量案例，发现有两种典型的故障经常出现在ZF 8HP变速器电子驻车锁控制系统中：其一是驻车锁止器错误插入，另一个是驻车锁止器错误退出。

顾名思义，“驻车锁止器错误插入”的含义是：驾驶员(控制模块)的控制指令是驻车锁解锁，驻车锁机构保持在解锁状态，但实际上驻车锁检测结果确却是锁止的状态。而“驻车锁止器错误退出”的含义恰恰相反：驾驶员(控制模块)的控制指令是需要锁上驻车锁，驻车机构保持在锁止状态，但是实际驻车锁确是未上锁，且保持在解锁的状态。

ZF 8HP变速器驻车锁机构的控制策略是：模块控制两个电磁阀→压力电磁阀控制油压→油压驱动柱塞→柱塞带动连杆→连杆动作实现驻车、解锁。同时，保持电磁阀负责保持解锁，位置传感器负责监控P挡位置。以上是整个电控驻车锁的控制原理，具体的控制流程如图17所示。

图17 电子控制驻车锁控制流程

由图17所示的控制流程图，我们可以看出：当控制解锁命令与实际反馈的插入信号不匹配时，就会出现“驻车锁止器错误插入”的故障码。因此，可能的原因有：控制模块控制电流不足、油压或保持电磁阀的性能不良、液压阀体中的驻车锁阀或位置阀的阀芯卡滞、位置传感器性能不良、系统亏油油压不足以及模块的电源接地线路虚接等。

根据笔者近几年接触的实际案例来看，发生此类故障常见的故障根源多是驻车锁柱塞端部磨损、保持电磁阀不能有效卡住该柱塞，尤其容易发生在车辆自动启停熄火或再启动的时候。当发动机熄火后，变速器没有油压、确保驻车锁打开的油压消失，因此只靠驻车解锁保持电磁阀的卡滞就容易出现跳回P挡的故障。当发动机重新启动时，由于自动启停时的启动速度大于普通启动、所以在启动电流过大、蓄电池性能不足，在启动的一瞬间系统电压偏低，负责保持的电磁阀不足以卡住锁止缸柱塞的端部，使得变速器自动跳回P挡，车辆出现“驻车锁止器错误插入”故障码。因此，蓄电池性能下降、启动马达的工作电流偏低也是导致该问题的可能根源之一。

表3 维修手册上对于“驻车锁错误插入”故障码的解释之一

表4 维修手册上对于“驻车锁错误插入”故障码的解释之二

当然，上面所介绍的故障现象是发生在自动启停工作期间，同时笔者也发现在发动机怠速运转状态下，当驾驶员挂出P挡时，有时挡位也会再次跳回P挡。虽然这些现象都是跳回P挡，显然第二种故障表现是发生在发动机运转状态下，可能的故障原因是油压不足、压力电磁阀性能不良、阀芯卡滞、柱塞泄压等。目前来看，笔者发现当变速器存在漏油、油位偏低，就会影响变速器主油路油压，常常会引发换挡杆无法从P挡推出的故障现象。

变速器“驻车锁止器错误退出”的故障报警多出现在启动瞬间，或从驱动挡位挂回P挡时。在发动机启动瞬间，有时会出现驾驶员未操作挂挡，但是驻车锁会自动打开一下，之后重新回复到P挡的故障现象，这主要是由启动瞬间电磁阀自检所导致的。在发动机启动瞬间，电磁阀会进行自检，而此时由于电磁阀偏离预设的特性曲线，会把油压错误地引入到驻车锁止缸柱塞中，从而使得驻车锁出现短暂的错误打开。

车辆停车时，无法从其他挡位挂回P挡，更多的可能是应急解锁拉线卡滞在打开位置。当驻车锁止器被错误地应急解锁后，驻车锁将无法退回到P挡位置，此时会设置“驻车锁止器错误退出”的故障码。

需要特别注意的是：由于不同的车型，故障码的设置条件会有所不同。另外，即使是在同一款车上，同一个“错误插入”的故障码会也会有不同的级别及解释，以区分故障时间长短、严重程度、间隙永久故障等。维修人员需要根据诊断设备以及合适维修资料，来查询该故障码的具体含义、故障设置条件、可能根源以及故障保护策略等信息。

例如：在某款搭载8HP自动变速器的车型中，其维修手册中对于“驻车锁错误插入”故障码就有表3和表4所示的两种不同解释。

8HP系列变速器的电控驻车锁控制原理与常见故障就介绍到这里。希望各位汽修同仁能系统掌握其工作原理，能全面客观地分析故障原因，准确快速地排除相关电子驻车锁故障！