基于故障樹分析法的DCT典型故障分析

李權(quán) 王哲

摘 要：本文針對雙離合器式自動變速器（DCT）比較常見的典型故障，采用故障分析法，分別建立換擋異響故障樹和擋位限制故障樹，分析了兩種典型故障案例的故障原因，并從故障現(xiàn)象和故障排除方面重點(diǎn)研究了擋位限制故障案例，研究中排除了離合器故障的可能性后，分析得到1-3擋撥叉的位置是主要故障原因，從而更換電液控制單元并進(jìn)行相關(guān)匹配就能排除故障。本文的研究也可以應(yīng)用到DCT其它故障分析中，為故障的排除提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：故障樹 DCT 換擋異響 擋位限制 故障排除

Abstract：Aiming at the more common typical failures of dual-clutch automatic transmission （DCT）， this paper adopts the failure analysis method to establish the abnormal noise fault tree and the gear limit fault tree respectively， and analyzes the failure causes of two typical failure cases. From the perspective of failure phenomenon and troubleshooting， the focus is on the case of gear limit failure. After the possibility of clutch failure is ruled out in the study， the position of the 1-3 gear shift fork is analyzed as the main cause of the failure， so the electro-hydraulic control unit is replaced and carried out. Correlation matching can eliminate the fault. The research in this article can also be applied to the analysis of other DCT failures， providing theoretical guidance for troubleshooting.

Key words：fault tree， DCT， abnormal gear shift noise， gear limit， troubleshooting

1 引言

雙離合器式自動變速器（DCT）是一種新型的變速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、換擋迅速、動力無間斷、舒適度高、經(jīng)濟(jì)性好、動力性好等優(yōu)點(diǎn)，在市場上應(yīng)用廣泛。但是，自2008年國內(nèi)開始推廣使用雙離合變速器后，出現(xiàn)了許多使用故障，大量裝配DSG的車輛被召回，原因是油液溫度傳感器向ECU發(fā)送了錯(cuò)誤的溫度信號，在某些情況導(dǎo)致ECU啟動安全保護(hù)模式，中斷動力影響行車安全。本文利用故障樹分析法，分別建立換擋異響故障樹和擋位限制故障樹，確定DCT典型故障發(fā)生機(jī)理，并進(jìn)行分析;運(yùn)用故障診斷方法，針對擋位限制故障案例，建立對應(yīng)的故障診斷流程，提出故障診斷方法，分析出DCT典型故障協(xié)調(diào)處理方案。

2 故障樹分析法的理論基礎(chǔ)

2.1 故障樹分析原理

故障樹分析法是最成熟的分析法之一，在故障診斷中大量應(yīng)用，因?yàn)槠鋺?yīng)用條件的原因很難得到普遍應(yīng)用。使用故障樹進(jìn)行故障分析，需要找出系統(tǒng)的底事件和頂事件，一般情況下最不想出現(xiàn)的故障被稱為頂事件，引發(fā)它的直接原因被稱為中間事件，逐級遞減直至到底層事件，最后，運(yùn)用適當(dāng)邏輯門將他們組織在一起，形成樹狀結(jié)構(gòu)，就是我們需要的故障樹。

2.2 故障樹分析基本原理

故障樹分析可以做定性分析，也可以做定量分析，其特點(diǎn)是形象、易懂、思路清晰、邏輯性強(qiáng)。故障樹理論主要采用故障樹圖進(jìn)行邏輯因果關(guān)系分析，根據(jù)零部件狀態(tài)（基本事件）來演繹推理系統(tǒng)狀態(tài)（頂事件）。故障樹圖采用逐級推理，運(yùn)用邏輯門聯(lián)系各事件，形成樹狀路經(jīng)分析圖，用標(biāo)準(zhǔn)的邏輯符號與、或、非等表示。

主要分析步驟包括系統(tǒng)整體分析、事故表現(xiàn)形式分析、頂上事件確定、事故原因分析、故障樹形成、定性分析、定量分析等步驟和流程，確保故障樹分析的準(zhǔn)確性。應(yīng)該說明的是，在利用故障樹分析具體系統(tǒng)安全問題時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體系統(tǒng)組織復(fù)雜程度和具體問題特點(diǎn)，依據(jù)實(shí)際情況和數(shù)據(jù)掌握情況，靈活選取和確定故障樹的分析步驟和深度。

分析過程如圖1所示。

2.3 故障樹建樹規(guī)則

故障樹分析法是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。在清洗的故障樹中顯示各零件與系統(tǒng)間的邏輯關(guān)系，以便做更深層的分析。因此，在建樹時(shí)應(yīng)遵循以下規(guī)則：

（1）大量查閱并收集有關(guān)故障樹系統(tǒng)的資料，并進(jìn)行深入分析研究。（2）明確故障定義，發(fā)生條件。（3）選擇正確的頂事件，才能正確的做出逐級分析。（4）分清楚各事件之間的邏輯關(guān)系。

3 DCT典型故障及現(xiàn)象

（1）換擋不順暢、有明顯頓挫感、換擋抖動有異響、拖擋。大部分DSG故障通常發(fā)生在車輛行駛1萬km左右，故障現(xiàn)象有2擋換擋不順且有明顯頓挫感，加速輕微抖動。目前的只有更換離合器總成的維修方法。（2）擋位限制。故障燈閃爍，安全控制電磁閥失效，擋位被限制只能以1擋、3擋行駛。（3）高速情況下動力切除。在部分道路情況下，變速器進(jìn)行頻繁換擋，離合器頻繁分離結(jié)合，液壓油溫度急速升高，控制單元啟動保護(hù)模式中斷動力的輸出，會影響到行駛安全，也被稱為“死亡閃爍”。（4）異響。在1、2、3擋切換時(shí)有異響，特別是在冷機(jī)啟動時(shí)制動、換擋桿在D、S時(shí)異響也會出現(xiàn)，熱車后，無論什么工況異響依舊存在，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)指針亂跳、里程表清零、失速等現(xiàn)象。（5）電子元器件失效。主要出現(xiàn)在大排量6速DSG上，在中等排量車型上也發(fā)現(xiàn)類似情況，故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)在起步停車換擋時(shí)有明顯頓挫感，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不正常，通過維修案例得到其故障點(diǎn)在電子液壓單元。

4 故障樹分析

根據(jù)故障案例，建立換擋異響故障樹，建立擋位限制故障樹，分析其故障原因，將掛擋不能行駛定位頂事件，引發(fā)故障的原因可能會是1號輸入軸不能運(yùn)轉(zhuǎn)、1擋同步離合器接合套不工作、1擋同步器接合套工作但無動力輸出;逐級分析，得到底事件有1號輸入軸花鍵損壞、離合器K1花鍵損壞、1擋撥叉變形損壞、差速器損壞、1擋同步器花間轂損壞、1號輸入軸1擋花間轂損壞、1號輸出軸軸承損壞、1擋同步器接合套卡滯損壞、離合器K1活塞密封圈斷裂損壞、離合器K1摩擦片磨損、離合器K1活塞密封圈老化磨損、離合器K1壓力腔磨損、1當(dāng)換擋調(diào)節(jié)器損壞、DCT油量不足、油泵損壞、液壓控制閥體主油路泄漏、主油壓控制滑閥卡滯損壞、主油壓控制電磁閥損壞、油溫傳感器損壞、多路轉(zhuǎn)換閥N92卡滯或損壞、換擋電磁閥N89及線路損壞、1擋調(diào)節(jié)器油路泄漏、安全閥N233故障、電控單元故障及應(yīng)急保護(hù)模式。

5 擋位限制故障分析

故障現(xiàn)象：故障燈閃爍，前進(jìn)擋不正常，偶爾會丟失倒擋。重新啟動車輛后故障現(xiàn)象小時(shí)。

用故障診斷儀讀取故障碼“19143”，確定故障原因。結(jié)合故障現(xiàn)象觀察并讀取動態(tài)數(shù)據(jù)，得到K1控制的電磁閥N215的電流有問題。

變速器主油壓控制電磁閥N217的電流，記錄正常數(shù)據(jù)以及故障數(shù)據(jù)。

故障出現(xiàn)時(shí)變速器進(jìn)入故障模式，故障燈閃爍且失去倒擋，對比并結(jié)合故障現(xiàn)象，得出故障點(diǎn)在換擋撥叉的控制上，而不是在離合器。再次進(jìn)行故障分析：通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)對比可以得到，當(dāng)擋位由前進(jìn)擋切換到倒擋后，控制單元通過N215電磁閥將發(fā)動機(jī)動力切斷，此時(shí)離合器完全斷開，N233的作用是監(jiān)控K1的真實(shí)壓力，但此時(shí)N217的壓力不變，且當(dāng)擋位從前進(jìn)擋切換到倒擋時(shí)，1-3擋換擋撥叉要切換到空擋位置。由于這款變速器換擋撥叉的切換控制比較特殊，比如說我們通過換擋桿由N-D擋后，除了K1準(zhǔn)備好工作外，換擋撥叉是在N92未通電的情況下動作，N88通電將1-3擋撥叉切換到1擋，之后N88斷電，然后N92、N90通電，將2-4擋撥叉切換到2擋，接著斷電，此時(shí)撥叉靠互鎖機(jī)構(gòu)鎖定。變速器內(nèi)部形成兩個(gè)由兩個(gè)離合器控制的擋位，1 擋作為起步擋，2擋預(yù)備。所以，通過換擋原理和故障現(xiàn)象清楚的知道故障部位及異響出現(xiàn)在1-3擋撥叉向N移動帶來的，控制單元借助內(nèi)部傳感器感應(yīng)撥叉準(zhǔn)確位置，因此，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)1-3擋撥叉沒有被切換到正確位置，此時(shí)控制單元就會設(shè)置故障碼，同時(shí)也啟動了安全保護(hù)控制。圖2表示換擋桿由N-D擋撥叉的動作情況，圖3表示換擋桿由D-N擋撥叉的動作情況。

故障排除：排除了離合器故障的可能性后，分析得到1-3擋撥叉的位置是主要故障原因，一般情況下?lián)Q擋撥叉自身故障的可能性很低，經(jīng)判斷很可能是系統(tǒng)壓力導(dǎo)致故障出現(xiàn)，因此，更換電液控制單元并進(jìn)行相關(guān)匹配就能排除故障。

6 結(jié)語

（1）將故障樹分析法應(yīng)用于汽車DCT的故障分析中是可行的。（2）建立換擋異響故障樹，將換擋異響定位頂事件，按等級分析換擋異響原因可能是油泵磨損、機(jī)械故障、變速液壓油的問題，引發(fā)機(jī)械故障的原因可能是換擋執(zhí)行元件異響、換擋齒輪磨損、斷裂;換擋執(zhí)行元件異響可能是由離合器、制動器故障引發(fā);變速器液壓油可能會有液壓油溫度過高、油壓過高或者過低的問題。（3）建立擋位限制故障樹，并從故障現(xiàn)象和故障排除出發(fā)，通過更換電液控制單元并進(jìn)行相關(guān)匹配就能排除擋位限制的故障。（4）從而可以推測將故障樹分析法應(yīng)用到DCT其它故障分析中，為故障的排除提供參考。

基金項(xiàng)目：湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院科研培育項(xiàng)目HQZYKY2020A01）。

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作者簡介

李權(quán)：（1991.02—），男，株洲人，本科，助教。研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。