02E DSG自動變速器換擋沖擊故障分析與排除

故障現象一輛2009 年產邁騰1.8T 轎車， 搭載02EDSG 自動變速器，行駛里程約為7.8 萬km 。該車因自動變速器存在換擋沖擊的故障而進廠維修。據駕駛人反映，該車在熱機行駛過程中由3 擋升至4 擋時存在換擋沖擊現象，由5擋降至4 擋時也存在頓挫感。此外，在行駛過程中還能聽到自動變速器內有“咔咔”的響聲。

原理分析為了弄明白故障產生的原因并排除故障就必須了解該自動變速器的工作原理。查閱相關資料可知，02E DSG 自動變速器內GI93部的油路循環如圖1所示，其工作過程如下。止回閥當離合器KL 接合時，可將動力傳遞給1擋、3 擋、5 擋和倒擋; 當離合器K2 接合時，可將動力傳遞給2 擋、4 擋和6 擋。KI 和K2 由自動變速器控制單元控制，且只能有一個接合傳遞動力，另一個必須斷開。以3 擋換4 擋的過程為例，參照圖1 可知，自動變速器處在3 擋時， K1由離合器調節閥N215 控制而處于接合狀態，發動機的轉矩通過3 擋齒輪傳遞給主減速器。當需要升至4擋時，換擋閥N90 通電打開，油壓到這多路轉換器的4 擋和R 擋所對應的油道口，此時多路轉換閥N92 也通電打開，主油路的油壓經過多路轉換閥到達多路轉換器的右端，并克服多路轉換器彈簧的預緊力，使多路轉換器的活塞向左移動，此時通過換擋閥N90 將作用在多路轉換器4 擋上的油路通道接通，4 擋調節器在油壓作用下推動4 擋撥叉移動，從而帶動4 擋同步棒的滑套，使4 擋齒輪和輸出軸2 接合，實現擋位的變換，但此時K2 還沒有接合，動力仍未實現4 擋傳遞。自動變速器控制單元控制離合器調節閥N216 逐漸打開，同時控制離合器調節閥N215 逐漸關閉，最終使離合器K2的壓力逐漸增大到完全接合，而離合器K1的壓力則逐漸減小到完全斷開，從而在不中斷動力傳遞的情況下實現擋位變換(圖2) 。

那么換擋沖擊是如何產生的呢?筆者認為換擋沖擊產生的原因可從以下2 個方面分析。

(1 )離合器交替接合的定時問題。如圖2 所示，如果K1釋放過慢，或K2 接合過快，都有可能導致2個離合器的重疊時間過長， 形成干涉和沖擊; 而如果重疊時間太短或Kl和K2 力矩增減不匹配，則會造成轉矩波動或動力傳遞中斷， 這同樣會在車輛換擋時形成沖擊和振動。

(2) 離合器摩擦力的問題。離合器是通過摩擦力矩來傳遞動力的，而離合器摩擦力矩的大小與摩擦片的靜摩擦系數及離合器油缸工作壓力有關。隨著摩擦片使用磨損后的間隙增大和靜摩擦系數的變化，離合器的接合力矩也會變化，再加上油液粘度、油道密封性等因素的影響，造成油壓波動，使離合器接合的平順性受到干擾，便可能產生換擋沖擊。

根據換擋沖擊產生的原因分析可知，自動變速器工作過程中影響K1和K2 接合或釋放定時、導致油缸壓力變化和離合器接合摩擦力矩變化的原因或部位，就是換擋沖擊的主要原因。因此，對于換擋沖擊這類故障， 其故障原因可系統歸納為以下3 個方面。

(1) 電控系統故障，包括傳感器信號失真、執行器工作不靈敏或失效、電控單元及線路故障等。考慮到故障主要出現在3 擋升4 擋時，因此應重點檢查與3 擋、4 擋工作相關的傳感器和執行器，如換擋電磁閥N88 、擋住調節位移傳感器G487 和G488 等，此外還有可能是電控單元故障。

(2) 換擋油路壓力異常， 主要涉及到相關的油路、滑閥，包括多路轉換器、擋位調節器、K1和K2 離合器等，可能存在泄漏、堵塞及卡滯等現象。

(3) 機械傳動零件磨損，如K1和K2 離合器工作間隙太大和換擋撥叉位移不準確等。

故障診斷故障診斷應遵循囪外到肉，由簡到繁的原則。首先檢測自動變速器是否存在電控系統故障，再檢查油路控制閥體的油路控制( 包括油路的清潔性和密封性)及滑閥、擋位調節器等是否靈活、到位等， 最后再拆卸自動變速器進行離合器間隙和自動變速器內部齒輪瞄合情況的檢查。連接VAS6150 ，進入自動變速器控制單元讀取故障代碼，沒有故障代碼存儲。為了排除自動變速器控制單元數據錯亂或不匹配的影響，維修人員按照相關技術要求對自動變速器控制單元軟件進行了升級。升級完成后試車，發現故障癥狀無明顯改善。這時將擋位換至N 擋，進入“引導性功能讀取車輛自動變速器控制單元的數據流，初步觀察發現相關傳感器數據并無明顯異常。考慮到離合器和清閥箱的系統油壓和控制油壓對換擋情況的影響比較大，選取相關壓力控制等主要參數進行動態觀察， 并和正常車輛進行比較。

在對正常車輛進行檢測時，車內人數為2人，負荷保持在15%～25%，讓車輛在平直路面上行駛，觀察車輛自1擋逐步向5 擋變換時各主要參數的變化情況。對于正常車輛，主壓力閥N2 17 的電流基本穩定在0.816A～0.835A ， KI和K2的離合器調節閥N215 和N216的工作電流一般在0.45 A～0.56 A 變動，當換擋時， N215 電流;成小， N216 電流增加，兩者增減變化都比較平滑。經過多次試驗，偶爾才會在K1 和K2 離合器交替切換重疊時， K2 的離合器調節閥N216 控制電流會升高到0.85 A 。在上述條件行駛時， K1或K2 的壓力大多在0bar～3.81bar (1bar=100kPa ) 變動。如果路面不平整，車輛負荷或節氣門開度變大，均會造成Kl 或K2的壓力值升高。注意到各個換擋執行器的數據普遍高于規定值.這并非故障現象，如不進行對比試驗，則容易造成誤判。

對比進行故障車輛的檢測， 在車輛自3 擋'換至4 擋'時，可觀察到N217的控制電流波動范圍較大，說明控制單元在較大范圍內調整系統油壓; N2 1 6 的控制電流也經常在0.35A-0.85A 變動，偶爾會達到1.236 A ， 說明電控單元在不斷調節K2 離合器的實際壓力，使其值盡量維持在正常值范圍內。據此分析在3 擋向4 擋變換時，系統油路壓力可能存在泄漏的情況(熱機情況下油液變稀則更為明顯) ，壓力不足造成4 擋的換擋執行器未能正常工作， 換擋撥叉位移不能到達預期的位置或到達的時間滯后，自動變速器控制單元通過G488 的信號確認撥叉位移不足，于是通過閉環控制功能增大主油路壓力，以便擋位撥叉能動作到位。但由于主油路壓力增大，而且時間滯后，會影響到K1 和K2 的滑差控制與動力切換控制，從而產生換擋動力傳輸的干涉，造成換擋沖擊，同時過大的油壓造成4 擋撥叉工作時產生異響。另外，K2 接合時，由于切換時間滯后產生干涉，也在離合器部位產生“咔咔”聲。再查詢系統油路圖(圖1) ，造成4 擋換擋執行器油路壓力下降的原因除滑閥箱內部油路泄漏、堵塞或部件卡滯等故障外，還可能是換擋執行器( 換擋撥叉油缸) 活塞磨損等，但由于換擋執行器的拆卸工序較復雜， 于是決定先更換滑閥箱。

故障排除更換滑閥箱后試車，故障排除， 說明故障確實是由于滑閥箱內部油路泄漏、堵塞或部件卡滯等引起的。