檢修一例手自一體變速器（AMT）故障燈常亮反思

陳文娟 呂慶龍

摘 要：本文概括了手自一體變速器的發展史，介紹了AMT系統的基本工作原理，并以QQAMT系統為例，說明了電子控制部分，液壓執行部分和換擋過程。通過一個故障燈常亮實例，敘述了故障的現象，檢修、診斷、反思及最終排除的過程，在整個流程中側重了故障碼與數據流分析，具體分析了離合器接合與分離過程可能導致的故障碼產生的原因，通過反思能夠明確故障排除的重點部件，而不會導致盲目換件維修，提高了維修的精確性。

關鍵詞：故障燈常亮;故障碼;數據流;反思

一、概述

AMT是英文Automated Mechanical transmission的縮寫，中文名為手自一體變速器。這種變速器將AT和MT的優勢結合在一起，既有自動換檔的輕松方便，又有手動換檔的駕駛體驗，是目前先進的汽車變速技術之一，也成為越來越多優秀車型必備的標準配置。

在30年前的1986年，電控機械式自動變速器AMT技術第一次應用在F1法拉利賽車上，促進了法拉利賽車性能的大步提升。從1992到2007年，使用AMT的法拉利賽車總共15次贏得F1車隊冠軍，AMT也伴隨著法拉利等車隊取得一次次輝煌成就。如今，F1賽場已經完全是AMT的天下，幾乎所有的F1賽車和豪華跑車都裝載了AMT技術。而AMT技術也正在全球范圍內從高水準、競爭性的賽車運動向標準化產品領域擴展。

AMT技術全稱為電控機械式自動變速器（Automated Mechanical Transmission），該技術是指在不改變原車變速箱主體結構的基礎上，通過加裝微電腦控制的電動裝置取代原來由人工操作完成的換檔動作，實現換檔全過程的自動化。換檔過程由電子液壓閥門來控制，而駕駛人可以在手動和全自動2種換檔模式中任選。由于AMT結合了AT與MT兩者的優點，具有操縱簡單，傳動效率高，油耗低，維護費用少的特點，可以總結為動力損耗最低，燃油消耗最低，維護成本最低的“三低變速器”，因而AMT技術將在創建節約形社會中大有所為;將會成為經濟型自動擋小車的主要發展方向。在我國，哈飛，鈴木，奇瑞等車型上都有使用，另外國內銷售的寶馬5系的電子選檔變速器、奧迪R8的R-Tronic都屬于AMT變速器，國內消費者將會親密接觸越來越多的AMT車型。

二、AMT的基本工作原理

由圖1可知，AMT的關鍵部件主要由傳感器、電腦模塊和執行器三部分組成。執行器是電液控制單元，其中包括了油泵、變速器執行機構電磁閥、離合器執行機構電磁閥等部件組成。運作過程概括為以下步驟：1）控制模塊通過讀取傳感器信號來確定當前車輛的工作狀況。2）由換檔桿的觸點得到駕駛員（手動模式下）或模塊計算（自動模式下）給出換檔命令。3）模塊讀取換檔命令后進行安全分析從而對命令進行后期處理。4）通過執行器的電液控制變速箱中的齒輪嚙合。這樣就完成了一整套換檔工作。

三、AMT各模塊的基本構造（以QQ AMT為例）

（一）電子控制部分

1.1電子控制系統基本組成

電子控制部分分為1）TCU;2）傳感器部分包含離合器位置傳感器，選檔位置傳感器，系統液壓傳感器，駕駛座門開關，AUTO開關，ECO開關，制動開關，檔位選擇開關，其中（油門踏板開關、節氣門位置、發動機轉速）信號通過CAN線從發動機ECU獲取，車速信號通過儀表板獲取;3）執行器部分包含離合器電磁閥，選檔電磁閥，換擋電磁閥，油泵繼電器，起動繼電器。見圖2 TCU系統基本組成。

1.2AMT換檔規律的制定：

換檔規律是以相鄰兩檔在換檔過程中各油門下加速度與車速關系，牽引力與車速關系，以及油耗與車速關系為基礎確定的。動力性最佳換檔規律是在同一油門下相鄰兩檔的牽引力曲線的交點速度確定的，即這個油門位置時，在原檔位行駛速度達到這個值時就要換檔，這樣保證牽引力最大。經濟性最佳換檔規律是相鄰兩檔不同油門時油耗曲線相交點作為換檔求出的換檔規律。這樣保證在油耗小的檔位上行駛。

1.3離合器接合規律的制定：

機械式自動變速器是在原來手動變速器和干式離合器基礎上實現自動化的，并取消了離合器踏板，而離合器工作工況眾多，且與發動機油門及換檔需要協調配合，自動控制系統對它有很高而復雜的要求。解決了它才能保證汽車起步和換檔過程的品質，減少傳動系統零部件的沖擊，提高其使用壽命與乘坐舒適性。根據離合器影響因素，建立離合器接合規律的模型，并通過模糊評判方法實現最優控制。

1.4AMT的控制技術：

依據換檔規律和離合器接合規律，對選、換檔、離合器和油門進行協調控制，按司機的意圖完成起步和換檔。在AMT的控制中， 選、換檔控制方法有開環控制、閉環控制、模糊控制等;離合器的接合控制采用的方法有開環控制、PID控制、模糊控制等。模糊控制有比較好的效果。

1.5AMT的可靠性技術：

在AMT的工作過程中，由于受到干擾，AMT電控系統中的ECU、傳感器和執行機構難免會發生故障。適當的抗干擾措施可以在一定程度上減少故障的發生 ，但故障并不能避免。如果電控系統的部件一旦發生故障，汽車的性能就急劇下降，甚至需要立即停車，這對于汽車整體性能的發揮和維修工作的進行是非常不利的。為提高AMT 系統的可靠性和安全性，在AMT隨車診斷系統中應增強診斷和容錯控制功能。即當有些部件失效時，能及時作出診斷，且故障部分在系統中的功能可用系統中的其它部件完全或部分代替，使系統能繼續保持規定的性能或不喪失最基本的功能，或進一步實現故障系統的性能最優，使汽車返回維修點后再維修。

（二）液壓執行部分

AMT液壓系統分為1）液壓泵;2）電磁閥作為執行元件的電磁閥有三種，即離合器電磁閥控制離合器的分離，選檔電磁閥控制檔位的選檔位置，換擋電磁閥控制掛入相應的檔位。其中，離合器電磁閥是兩位三通式流量比例電磁閥，它通過控制流入和流出離合器執行器的液壓油量來實現對離合器的控制;選檔電磁閥是開關閥;換擋電磁閥是壓力比例閥;3）執行器

四、換擋工作過程

TCU根據車速信號、發動機轉速信號、節氣門開度信號、離合器轉速信號等，按存儲于其中的最佳換擋規律、離合器模糊控制規律、發動機節氣門自適應調節規律等，直接控制發動機扭矩、離合器和變速器，實現供油、離合、換擋三者之間動作與時序上的最佳配合，完成檔位的自動轉換。換擋過程中，發動機控制從屬于變速器控制，即換擋時，TCU必須通過CAN網絡向發動機ECU發送一個配合控制發動機扭矩的指令，使離合器分離時扭矩下降，換擋完成離合器結合時扭矩增加，為此，發動機電控系統將暫停燃油噴射和點火250ms，同時避免因突然卸載而出現不可預料的高轉速。

以空檔掛一檔（N檔→1檔）為例說明AMT的換擋過程，如圖3所示。

1.離合器分離

TCU控制離合器電磁閥打開高壓油路，離合器執行器動作，離合器分離。

2.選檔

TCU控制低檔位選檔電磁閥打開通往選檔執行器的油路，選檔執行器動作，選檔執行器動作是否到位由選檔位置傳感器反饋給TCU。

3.換檔

TCU判定選檔執行器到達1/2檔位后，控制奇數檔換擋電磁閥通電，液壓油進入換擋執行器活塞左端腔室，換擋執行器活塞右端腔室通過偶數檔換擋電磁閥泄壓回路回油，換擋執行器活塞右移，變速器掛入1檔。

4.離合器接合

TCU判定換擋執行器活塞已經換至1檔位置后，奇數檔換擋電磁閥斷電，執行器活塞左端腔室回油，為下次換擋活塞左移做準備，接著，低擋位選檔電磁閥、離合器電磁閥依次斷電，離合器接合。

其余檔位換擋過程類似，當電控系統元件發生故障時，故障代碼存入ECU的存儲器中，同時儀表的TCU報警燈常亮，此時TCU進入故障防護狀態，車輛只能掛1檔、2檔和倒檔。

（五）AMT系統故障燈常亮診斷實例反思

（一）維修過程簡述

1.1故障現象

一輛2003年生產的奇瑞QQ 0.8L轎車，行駛了8萬公里，該車搭載SQR372型馬瑞利電控系統發動機，匹配QR512E型手自一體變速器，車主報修稱，行駛時變速器故障燈亮，只能低速行駛。

1.2故障檢查

接車后，進行故障驗證，如車主所說，變速器故障燈常亮，路試發現車輛只能在1、2檔行駛，不能自動升檔，AMT已經進入鎖檔狀態。

1.3故障診斷及故障反思

用元征X431診斷儀讀取故障碼，有兩個故障碼，分別為P0715——離合器速度傳感器故障和P1743——離合器位置傳感器故障，進一步讀數據流來確認兩個傳感器的性能，數據流列表如表1所示。

在怠速和低速行駛時，離合器位置傳感器的輸出信號，離合器位置數據與離合器參考位置數據一樣，離合器轉速數值在怠速時為0，在低速運行時數值與發動機轉速一樣，其它數據也正常，這樣就出現了故障碼與數據流截然不同診斷結果，那如何進一步處理故障呢？

故障處理過程如下：由于懷疑是電路連接器端子接觸不良導致的偶發故障，所以針對故障碼—離合器位置傳感器，參照廠家技術援助周刊的指導，為離合器位置傳感器加裝防水膠圈，同時清潔離合器速度傳感器連接器端子，用X431診斷儀清除故障碼，并進行檔位學習，再試車，故障消失，交車。可是客戶使用幾天后，故障再次出現。

反思上一次的故障處理過程，發現沒有針對故障碼的提示和數據流的采集做出深入的思考，導致故障不能完全排除，于是再次分析能夠讀取離合器位置傳感器故障碼，但怠速狀態下離合器位置傳感器數據正常的原因如下。

汽車起步前，為了使起動機順利起動需要首先分離離合器，此時，因為發動機轉速、變速器輸入軸轉速和輸出軸轉速都為零，所以只能用離合器位置傳感器數值的大小和變化率來確定離合器是否分離。查閱相關資料，正常情況下，從TCU發出離合器分離指令到離合器完成分離需要0.4秒，離合器位置傳感器電壓值從0.4V到4V變化，在這段時間內，因為離合器是以最快速度進行分離的，所以正常情況下離合器位置傳感器的變化率應在一定范圍內，如果變化率不在正常范圍內，則可能是傳感器故障，也可能是執行機構故障，要區分傳感器故障還是執行機構故障，應以起動機是否能起動為判斷依據，如果不能起動，判定為執行機構故障，否則判定為傳感器故障。在該例中，起動機能正常起動，但又顯示離合器位置傳感器故障碼，說明離合器位置傳感器在起動過程中的離合器分離時，離合器位置傳感器輸出電壓的變化率不在正常范圍內，但怠速狀態下，此狀態是離合器位置是接合持續狀態，是靜止狀態，所以，此時采集的離合器位置傳感器數據與參考數據一致，這就解釋了故障碼與數據流診斷不一樣的原因。但什么原因導致離合器位置傳感器的變化率超出正常范圍呢？可能懷疑電磁干擾或傳感器接觸端子偶發接觸不良導致的，故而在上次處理故障時只是加裝了防水膠圈，也沒有更換離合器位置傳感器。

這次用元征X431診斷儀讀取故障碼只有一個，為P0715——離合器速度傳感器故障。試著在熄火后拆下電池負極給TCU斷電或用診斷儀清除故障碼后，又能正常行駛一段時間，說明該故障確實存在且是間發性故障。

離合器速度傳感器安裝在變速器殼體上輸入軸附近，檢測變速器輸入軸轉速，因為離合器速度傳感器為磁電式，直接用萬用表測量其阻值，熱車狀態下約為1.14kΩ，結果正常。考慮故障是間發性的，故采用征兆模擬法進行故障再現，晃動各線束的同時對線路進行短路或斷路檢查，未發現線路接觸有問題。

這時，故障診斷再一次陷入僵局，如何進行下去呢？仔細想一想，產生故障碼——離合器速度傳感器的原因未必是電路本身產生的問題，也有可能是機械故障或電磁干擾導致的TCU判定信號不正確而引起的。

因為汽車起動后，判斷離合器是否接合，除了可以用離合器位置傳感器來判斷外，還可以根據發動機轉速與變速器輸入軸轉速的關系來判斷，在離合器分離與接合過程中，具體的說就是，第一階段是從TCU發出分離離合器指令開始到離合器完成分離前;第二階段是離合器完成分離時;第三階段是從TCU發出離合器接合指令開始到離合器完成結合前;第四階段，離合器完成結合時，離合器接合規律受外界多種因素影響，可能會出現發動機轉速≠變速器輸入軸轉速（離合器速度傳感器信號），或者發動機轉速≠傳動系統速度×傳動比+1500r/min的現象，導致這個現象的原因可能有兩個：一個是電磁干擾;另外一個是機械原因：離合器執行機構不能完成分離與接合過程，換言之，在換擋瞬間，如果壓盤、離合片、飛輪存在接合不平順問題時，則TCU可能判斷離合器速度、發動機轉速和車速之間的比例失常，從而進入故障模式，點亮報警燈，儲存故障代碼，同時限制車輛升檔，只在1、2檔和倒檔行駛，所以，應重點檢查離合器本身。

讀取的故障碼顯示離合器轉速信號出現故障碼的說明，如下表2所示。

1.4故障排除

拆檢離合器，發現壓盤與離合器結合面有不均勻磨損，如果再嚴重的話，會導致離合器明顯發抖的故障現象。更換廠家提供的法雷奧牌壓盤和離合器片，刷新TCU數據到CAA040H0版本，該版本對傳感器采集到的偶發異常信號做了模糊處理，并進行了離合器嚙合點的自學習和檔位學習，車主使用3個月后在沒有出現變速器鎖檔現象。

六、總結

在汽車電子系統故障處理過程中，我們習慣于依賴故障診斷儀讀取故障碼和數據流，但往往有些時候，故障碼與數據流不能給出確切的故障部位點，于是，造成了我們許多同行盲目換件，只能根據換件前后的現象對比來判斷故障是否排除，這樣排除故障點的話，勢必會造成維修時間長，備件數量大等缺點，所以，形成一個清晰的診斷思路就顯得特別的重要。在該例中，通過前后兩次故障處理過程對比，我們為了避免出現盲目換件的過程，就在反思離合器位置傳感器及離合器速度傳感器故障碼出現原因上進行了深入的思考及再學習，逐步排除了疑似故障點，抓住了確切的故障部位點，從而一步到位完全排除故障。

參考文獻：

（1）戴圻春，奇瑞QQ的AMT系統結構原理與故障實例，汽車電器，2011.9，P27-P31

（2）葛安林，自動變速器（六）—電控機械式自動變速器（AMT），汽車技術，2001.10，P1-P4

（3）蔣偉，重型汽車AMT隨車故障診斷與故障處理的研究，碩士學位論文，P32-P41