應用虛擬儀器檢查自動變速器的升檔過程

廖燕輝

摘 要：該文主要講述了如何運用虛擬儀器技術檢查自動變速器的升檔過程，確定車輛加速無力的原因。通過傳統的道路試驗檢查升檔車速，只能發現換檔車速偏高了，維修人員不能確定是控制系統出現故障，還是換檔電磁閥或離合器出現故障。為了解決這個問題，該文嘗試使用虛擬儀器（LabVIEW）和神經網絡（Matlab）工具對裝備了自動變速器的2006款廣州本田思迪轎車進行升檔過程檢測，確定車輛加速無力的原因。解決了傳統的道路試驗法不能確定車輛加速無力是由控制系統故障造成的，還是由換檔電磁閥或離合器故障造成的難題。

關鍵詞：自動變速器 升檔檢查 虛擬儀器 加速無力

中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0070-02

在發動機正常工作的情況下，對于裝備了電控液力自動變速器的車，如果行駛過程中出現換檔車速偏高、加速無力的現象，這可能是控制系統故障造成的，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，實驗虛擬儀器工程平臺）是一種領先的工業標準圖形化編程工具，主要用于開發測試、測量以及控制系統。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量儀器及計算機集成在一起，建立虛擬儀器（LabVIEW）系統，形成用戶自定義的解決方案[2]。

1 虛擬儀器（LabVIEW）測試系統的實際應用探討

目前廣泛使用兩參數控制的換檔規律來控制AT變速器的換檔，由節氣門開度和車速這兩個基本參數聯合控制換檔。先把換檔規律儲存在ECU中，ECU根據接收到的車速信號和節氣門開度信號，經過計算之后，再向相關的換檔電磁閥發出動作指令，從而控制變速器自動換檔[3]。當節氣門開度保持在某一個固定開度時，自動變速器各個檔位的換檔（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變速器存在什么故障。在各種控制參數正常的情況下，如果變速器不能正常換檔，主要是控制系統故障和換檔電磁閥故障。在發動機正常工作的情況下，對于裝備了電控液力自動變速器的車，如果行駛過程中出現換檔車速偏高、加速無力的現象，這可能是控制系統存在故障，也可能是換檔電磁閥、離合器打滑等故障。傳統的道路試驗檢法，不能確定是那里出了故障。因此，該文介紹使用虛擬儀器（LabVIEW）和神經網絡（Matlab）工具來確認故障點，提高維修效率。

1.1 檢測方案

（1）首先確定檢測方案，如圖1所示。此檢測方案由硬件和軟件兩大部分組成，硬件主要是傳感器、執行器（換檔電磁閥）、數據采集卡（NI公司的NI USB-6251DAQ卡）、筆記本電腦、連接線等。軟件系統是運用LabVIEW軟件編寫的檢測診斷程序。

（2）在LabVIEW環境下編寫程序、在Matlab環境下建立自動變速器換檔規律的神經網絡模型。

（3）檢測操作流程。

①從發動機ECU和變速器PCM，用導線把發動機的轉速信號、節氣門開度信號、車速信號、主軸轉速信號、冷卻液溫度信號、換檔電磁閥的通斷信號等接入數據采集卡。

②用USB接線把數據采集卡與電腦連接在一起。

③給數據采集卡通電，啟動電腦。

④運行運用LabVIEW軟件編寫的檢測診斷程序，并按下數據記錄功能鍵。

⑤在平路上，啟動發動機，把變速桿撥到前進檔D位，踩下加速踏板，使節氣門開度保持在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個人合作完成，一個人負責駕駛，另外一個人負責觀察診斷程序的界面數據變化。觀察結果：（a）從時速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，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，當變速器處在三檔時，中間軸與主軸的頻率信號比值為1.077，此故障車3檔的傳動比為1.066，兩數值基本一致，說明3檔離合器沒有出現打滑。利用相同的方法檢其它檔位，也沒有出現打滑現象。

⑥停車分析軟件系統記錄的數據，部分數據如表1所示。數據進一步表明，2檔換3檔的換檔車速過高。

如果發動機正常、節氣門拉索、自動變速器油面高度、油質、以及油壓均正常，而且離合器也沒有出現打滑，控制系統有沒有問題，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象

本田MAXA型（2006款廣州本田思迪轎車）自動變速器有主軸（輸入軸）、中間軸（輸出軸）傳感器，都是電磁感應式傳感器，分別裝在變速器的輸入軸、輸出軸上，信號波形如圖2所示。因為在各個檔位下，輸入軸和輸出軸的傳動比固定，所以它們在各個檔位的脈沖數之比是一定的（兩個傳感器的轉速比是一定的）。因此，把這兩個傳感器的信號輸入測試系統，并計算這兩種脈沖個數的比值，如果這個比值與所處檔位的傳動比不相等，說明變速器內部的離合器是有打滑現象。

2 結語

（1）無故障的情況下，當節氣門開度保持在50度時，由1檔升到2檔的車速應該為35 km/h，由2檔升到3檔的車速應該為65 km/h，由3檔升到4檔的車速應該為100 km/h。當車速達到換檔范圍，變速器自動換檔，測試系統同時顯示和保存換檔車速、所處檔位、相關換檔電磁閥的工作狀態等。

（2）如果汽車行駛中加速無力，還沒有達到升檔車速時，測試系統顯示升檔、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故障，因為換檔電磁閥能夠正常工作。

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

參考文獻

[1] 汽車檢測與診斷技術[M].機械工業出版社，2011.

[2] 吳麗花.基于LabVIEW的永磁同步電機測試系統研究[D].華南理工大學，2013.

[3] 署恒濤.基于LabVIEW的自動變速器試驗臺研究[D].廣西大學，2014.