應(yīng)用虛擬儀器檢查自動(dòng)變速器的升檔過程

廖燕輝

摘 要：該文主要講述了如何運(yùn)用虛擬儀器技術(shù)檢查自動(dòng)變速器的升檔過程，確定車輛加速無力的原因。通過傳統(tǒng)的道路試驗(yàn)檢查升檔車速，只能發(fā)現(xiàn)換檔車速偏高了，維修人員不能確定是控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，還是換檔電磁閥或離合器出現(xiàn)故障。為了解決這個(gè)問題，該文嘗試使用虛擬儀器（LabVIEW）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Matlab）工具對(duì)裝備了自動(dòng)變速器的2006款廣州本田思迪轎車進(jìn)行升檔過程檢測(cè)，確定車輛加速無力的原因。解決了傳統(tǒng)的道路試驗(yàn)法不能確定車輛加速無力是由控制系統(tǒng)故障造成的，還是由換檔電磁閥或離合器故障造成的難題。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器 升檔檢查 虛擬儀器 加速無力

中圖分類號(hào)：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（a）-0070-02

在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的情況下，對(duì)于裝備了電控液力自動(dòng)變速器的車，如果行駛過程中出現(xiàn)換檔車速偏高、加速無力的現(xiàn)象，這可能是控制系統(tǒng)故障造成的，也可能是換檔電磁閥、離合器打滑等故障造成的[1]。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)虛擬儀器工程平臺(tái)）是一種領(lǐng)先的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖形化編程工具，主要用于開發(fā)測(cè)試、測(cè)量以及控制系統(tǒng)。它是一種直觀的圖形化編程語言，此軟件和各種不同的硬件測(cè)量?jī)x器及計(jì)算機(jī)集成在一起，建立虛擬儀器（LabVIEW）系統(tǒng)，形成用戶自定義的解決方案[2]。

1 虛擬儀器（LabVIEW）測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用探討

目前廣泛使用兩參數(shù)控制的換檔規(guī)律來控制AT變速器的換檔，由節(jié)氣門開度和車速這兩個(gè)基本參數(shù)聯(lián)合控制換檔。先把換檔規(guī)律儲(chǔ)存在ECU中，ECU根據(jù)接收到的車速信號(hào)和節(jié)氣門開度信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算之后，再向相關(guān)的換檔電磁閥發(fā)出動(dòng)作指令，從而控制變速器自動(dòng)換檔[3]。當(dāng)節(jié)氣門開度保持在某一個(gè)固定開度時(shí)，自動(dòng)變速器各個(gè)檔位的換檔（升檔或降檔）車速是一定的。因此，可以通過檢查換檔車速來確定自動(dòng)變速器存在什么故障。在各種控制參數(shù)正常的情況下，如果變速器不能正常換檔，主要是控制系統(tǒng)故障和換檔電磁閥故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的情況下，對(duì)于裝備了電控液力自動(dòng)變速器的車，如果行駛過程中出現(xiàn)換檔車速偏高、加速無力的現(xiàn)象，這可能是控制系統(tǒng)存在故障，也可能是換檔電磁閥、離合器打滑等故障。傳統(tǒng)的道路試驗(yàn)檢法，不能確定是那里出了故障。因此，該文介紹使用虛擬儀器（LabVIEW）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Matlab）工具來確認(rèn)故障點(diǎn)，提高維修效率。

1.1 檢測(cè)方案

（1）首先確定檢測(cè)方案，如圖1所示。此檢測(cè)方案由硬件和軟件兩大部分組成，硬件主要是傳感器、執(zhí)行器（換檔電磁閥）、數(shù)據(jù)采集卡（NI公司的NI USB-6251DAQ卡）、筆記本電腦、連接線等。軟件系統(tǒng)是運(yùn)用LabVIEW軟件編寫的檢測(cè)診斷程序。

（2）在LabVIEW環(huán)境下編寫程序、在Matlab環(huán)境下建立自動(dòng)變速器換檔規(guī)律的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

（3）檢測(cè)操作流程。

①從發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和變速器PCM，用導(dǎo)線把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)、節(jié)氣門開度信號(hào)、車速信號(hào)、主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)、冷卻液溫度信號(hào)、換檔電磁閥的通斷信號(hào)等接入數(shù)據(jù)采集卡。

②用USB接線把數(shù)據(jù)采集卡與電腦連接在一起。

③給數(shù)據(jù)采集卡通電，啟動(dòng)電腦。

④運(yùn)行運(yùn)用LabVIEW軟件編寫的檢測(cè)診斷程序，并按下數(shù)據(jù)記錄功能鍵。

⑤在平路上，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，把變速桿撥到前進(jìn)檔D位，踩下加速踏板，使節(jié)氣門開度保持在50%的位置固定不變，使汽車由0加速到100 km/h。這一過程需要2個(gè)人合作完成，一個(gè)人負(fù)責(zé)駕駛，另外一個(gè)人負(fù)責(zé)觀察診斷程序的界面數(shù)據(jù)變化。觀察結(jié)果：（a）從時(shí)速50 km/h加速到100 km/h的過程中，感覺加速無力；（b）車速升到大約為65 km/h時(shí)，沒有從2檔升到3檔；（c）電磁閥A的工作指示燈不亮；（d）觀察主軸和中間軸的頻率信號(hào)，當(dāng)變速器處在三檔時(shí)，中間軸與主軸的頻率信號(hào)比值為1.077，此故障車3檔的傳動(dòng)比為1.066，兩數(shù)值基本一致，說明3檔離合器沒有出現(xiàn)打滑。利用相同的方法檢其它檔位，也沒有出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

⑥停車分析軟件系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)如表1所示。數(shù)據(jù)進(jìn)一步表明，2檔換3檔的換檔車速過高。

如果發(fā)動(dòng)機(jī)正常、節(jié)氣門拉索、自動(dòng)變速器油面高度、油質(zhì)、以及油壓均正常，而且離合器也沒有出現(xiàn)打滑，控制系統(tǒng)有沒有問題，那么可以斷定，換檔車速過高、加速無力是由換檔電磁閥故障引起的。

1.2 如何判斷離合器是否有打滑現(xiàn)象

本田MAXA型（2006款廣州本田思迪轎車）自動(dòng)變速器有主軸（輸入軸）、中間軸（輸出軸）傳感器，都是電磁感應(yīng)式傳感器，分別裝在變速器的輸入軸、輸出軸上，信號(hào)波形如圖2所示。因?yàn)樵诟鱾€(gè)檔位下，輸入軸和輸出軸的傳動(dòng)比固定，所以它們?cè)诟鱾€(gè)檔位的脈沖數(shù)之比是一定的（兩個(gè)傳感器的轉(zhuǎn)速比是一定的）。因此，把這兩個(gè)傳感器的信號(hào)輸入測(cè)試系統(tǒng)，并計(jì)算這兩種脈沖個(gè)數(shù)的比值，如果這個(gè)比值與所處檔位的傳動(dòng)比不相等，說明變速器內(nèi)部的離合器是有打滑現(xiàn)象。

2 結(jié)語

（1）無故障的情況下，當(dāng)節(jié)氣門開度保持在50度時(shí)，由1檔升到2檔的車速應(yīng)該為35 km/h，由2檔升到3檔的車速應(yīng)該為65 km/h，由3檔升到4檔的車速應(yīng)該為100 km/h。當(dāng)車速達(dá)到換檔范圍，變速器自動(dòng)換檔，測(cè)試系統(tǒng)同時(shí)顯示和保存換檔車速、所處檔位、相關(guān)換檔電磁閥的工作狀態(tài)等。

（2）如果汽車行駛中加速無力，還沒有達(dá)到升檔車速時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)顯示升檔、換檔電磁閥指示燈亮，這說明升檔車速過低，升檔過早。這種情況一般是控制系統(tǒng)故障，因?yàn)閾Q檔電磁閥能夠正常工作。

（3）若測(cè)試系統(tǒng)顯示的車速已經(jīng)達(dá)到升檔車速，但變速器沒有升檔，測(cè)試系統(tǒng)中換檔電磁閥指示燈不亮，則說明換檔電磁存在故障；如果測(cè)試系統(tǒng)中換檔電磁閥指示燈亮，則說明電磁閥沒有故障，而是控制系統(tǒng)存在故障。

參考文獻(xiàn)

[1] 汽車檢測(cè)與診斷技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 吳麗花.基于LabVIEW的永磁同步電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)研究[D].華南理工大學(xué)，2013.

[3] 署恒濤.基于LabVIEW的自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺(tái)研究[D].廣西大學(xué)，2014.