某DCT雙離合變速器電子油泵建壓失效分析

摘要： DCT雙離合自動變速器與傳統汽車變速器相比，傳動效率更高，油耗更低，換擋更平順。DCT變速器在控制上增加了電動機驅動體系和液壓控制系統，電子油泵是DCT變速器液壓系統動力源，主要作用是為變速器提供冷卻油，為執行機構提供液壓動力，是保證系統在各種工況下充分發揮性能的前提。其中油泵的性能、品質對變速器影響極其重要，因此解決油泵電動機運行過程中出現的問題，對提高DCT自動變速器控制系統的可靠性有著重要意義。

關鍵詞： DCT雙離合變速器；EOL測試；電子油泵；液壓系統

DCT雙離合自動變速器具有成本低、傳動效率高、換擋平順的優點，其內部的換擋邏輯均由液壓系統完成。液壓系統的核心動力來自于電子油泵，電子油泵作為DCT變速器的重要零部件，通常集成在液壓控制單元HCU液壓系統的閥板上，是液壓系統的動力源，主要功能為DCT變速器完成離合器結合、同步器換擋及齒軸的噴淋潤滑等，是保證DCT液壓系統在各種工況下充分發揮性能的前提。因此，解決電子油泵應用過程中出現的問題，對后續從制造和設計上提高液壓系統系統可靠性有著重要指導意義。

問題描述

某SUV車輛在發動機停車狀態下偶爾出現駐車無法退出P擋的情況，多次執行后故障消除。該車輛搭載的是DCT濕式雙離合自動變速器，駐車機構設置在變速器輸出軸位置，通過DCT變速器上的HCU閥板控制液壓執行機構實現駐車動作。

調取行車記錄凍結幀，發現DCT自動變速器內部壓力不足，無法讓駐車機構執行出P擋動作，但故障數據顯示電子油泵轉速一直正常，更換變速器總成后車輛故障修復。

由于市場反饋該故障較為普遍，要求對故障出現較為頻繁的總成返廠分析。返廠后重新上生產線尾EOL測試臺架進行復校驗，發現部分總成再校驗完全正常，但部分總成在前幾次校驗時，雖然電子油泵轉速正常，基本滿足設定的2000r/min，但主油路壓力傳感器檢測壓力不足，DCT變速器出現了建壓失敗現象，如圖1所示。在多次反復測試后故障消除，主油路壓力建立正常，之后不再復現故障，與整車反饋的故障相同。

問題分析

根據故障表現，建壓失敗總是偶然出現，多次校驗后不再復，帶著這個問題，對DCT電子油泵及閥體在DCT變速器總成上的安裝位置做分析。由于該DCT變速器內部采用噴淋潤滑，出于對傳動效率和成本考慮，潤滑油的油位定義較低，如圖2所示。

在車輛上電后，電子油泵以2000r/min轉速運轉，潤滑油通過圖2中箭頭所示的路線被吸入電子油泵中，再通過電子油泵將潤滑油壓入閥體主油路。

如果車輛長時間停放，潤滑油在重力作用下就會逐漸回流到DCT變速器殼體底部，導致從閥體吸油口到電子油泵之間的油路沒有潤滑油，出現一小段空氣，當電子油泵上電工作后，就需要更強的吸力來排出空氣。

當潤滑油充滿油路和電子油泵內腔后，電子油泵維持連續泵油將變得容易。這就是為什么在閥體在有油或者殘油情況下壓力容易建立起來，而在閥體油路和電子油泵嚴重缺油的情況下電子油泵無法將油吸入電子油泵內，導致閥體油壓不足的原因。

有了這個分析基礎，就能夠解釋為什么電子油泵的供應商對電子油泵做100%的油液流量測試無法篩選出故障電子油泵。為了能夠有效檢測出電子油泵的故障，在不損壞內部齒輪的情況下，要求對電子油泵做短時間的排氣測試。對比故障電子油泵與合格電子油泵60s的排氣情況，發現電子油泵對空氣的排量有明顯區別，見表1，可以確定電子油泵內部存在微小的泄漏。

至此，問題原因鎖定在電子油泵上。分析電子油泵結構原理（見圖3），接插件通過連接器與控制器聯接，接收控制器發出的信號，通過對電動機三相的通電時序控制，實現電動機按控制器要求的轉速旋轉。

電動機通過轉子軸和銷軸帶動油泵主動齒輪轉動，油泵的主動齒輪和從動齒輪通過密閉容積變化從出油口吸油，并以一定的壓力將油液送至出油口。由于電動機部分轉速正常，需要繼續分析齒輪泵部分工作原理。

齒輪泵部分包含齒輪泵殼體、主動齒輪、從動齒輪和油泵齒側蓋板，如圖4和圖5所示。主動齒輪隨電動機轉動，從動齒輪通過嚙合與主動齒輪同步轉動。兩嚙合的輪齒將殼體、側板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒進入嚙合的一側密閉容積減小，經壓油口排油，退出嚙合的一側密閉容積增大，經吸油口吸油。

對故障電子油泵單體件拆解，未發現明顯異常，初步認為故障原因并不是粗大誤差導致。為了找到微小的差異，需要依次互換故障電子油泵及其相關零件，通過反復互換和測試，可以排除電子油泵齒輪泵殼體、主動齒輪、從動齒輪幾個零件的問題，主要原因鎖定在油泵齒側蓋板上，如圖6所示。

通過細心觀察比對發現，故障油泵的齒側蓋板表面存在不均勻的微小劃痕，如圖6b所示，初步鎖定是由于油泵齒側蓋板的平面度不合格導致。用三坐標測量儀檢測油泵齒側蓋板的平面度以及與密封性相關的幾個尺寸，檢測結果見表2，油泵齒側蓋板右邊平面的平面度均略有超差，其他尺寸合格。由于平面度超差很少，所以齒輪腔對液體的密封性沒有太大影響，而對氣體的密封性影響就比較大，導致在內部缺油情況下無法建壓，在油液充滿后建壓正常。

改進及效果

油泵齒側蓋板供應商對油泵齒側蓋板表面增加研磨工藝，確保油泵齒側蓋板平面度符合0.015mm要求，并將改進后的油泵齒側蓋板用于故障電子油泵的批量返修，跟蹤返修總成的上線EOL測試效果。

經過對100臺返修總成的跟蹤驗證，DCT變速器總成均一次減壓成功，建壓失敗問題得到有效解決，如圖7所示。跟蹤100臺DCT變速器總成的整車裝車效果，均未見客戶反饋駐車出P擋失敗問題，改進效果明顯。

結語

文章對DCT變速器系統電子油泵建壓失敗問題進行了分析，首先分析駐車及電子油泵的工作原理，鎖定故障件，查找故障部位，初步確定原因，最后確定故障原因是油泵齒側蓋板平面度超差，進而改進油泵齒側蓋板關鍵尺寸最終解決問題。

目前汽車行業處于快速發展階段，DCT自動變速器系統電子油泵還存在許多需改進的地方，不斷總結市場出現的問題將有利于后續產品的持續優化。

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