重型商用车AMT故障诊断技术研究

张　圆，孟俊焕

（德州学院，山东济宁　253023）



重型商用车AMT故障诊断技术研究

张圆，孟俊焕

（德州学院，山东济宁253023）

摘要：AMT在几种传统的自动变速器（AT、CVT、AMT）中AMT的性价比最高，是一种先进的电控技术，广泛应用于汽车产业。AMT系统属于车辆中最为重要和关键的动力驱动系统，对其进行故障诊断系统开发具有重要意义。

关键词：重型商用车；AMT；故障诊断；电控技术

电控机械式自动变速器（AMT）是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上加装自动换挡系统，采用变速器控制单元控制执行机构。在几种传统的自动变速器（AT、CVT、AMT）中AMT的性价比最高。它既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、容易制造的长处。尤其在城市大型公交车上，更适合中国国情，有着广阔的市场和发展前景。AMT系统属于车辆中最为重要和关键的动力驱动系统，对其进行故障诊断系统开发具有重要意义。对AMT的开发已成为国内研究的热点。针对这一情况，本文结合某重型商用车，在对重型商用AMT系统结构分析的基础上，对自动变速器（AMT）故障诊断技术进行研究，以期对于AMT故障诊断技术的广泛应用起到一定的促进作用。

1　重型商用车AMT系统结构

AMT系统是结合变速器技术、电控技术、传感器技术等于一体的技术，由于技术相对复杂，而使得出现故障的可能性也比较大，存在一定的维修难度。重型商用车AMT故障诊断研究必须要先掌握AMT的系统结构。

AMT也就是电控机械式自动变速器，是基于机械手动式变速器基本结构不变的基础上，利用增加相关控制系统，实现发动机、离合器的控制，从而完成变速器换挡，代替了人工操作，让整个变速系统处于自动化操作状态。AMT功能可以大致用以下两个方面进行总结，一方面是对车辆行驶中对车辆运行情况、路况、驾驶员意图等进行监测；另一方面，对发动机、离合器、变速器的工作条件进行协调，确保换挡时汽车性能指标保持在最佳状态。

图1　AMT控制原理

AMT控制原理如图1所示，具体是电控单元TCU按照驾驶员行驶意图及汽车状况，根据既定的规律，对执行机构进行控制，从而实现车辆动力传动系统的自动控制，此过程中摆脱了驾驶人的手脚操作，实现汽车换挡的自动化。

具体而言，AMT控制系统结构包括五个方面，分别是电控单元TCU、被控对象、执行机构、传感器以及通信系统。其中最关键的部件是电控单元TCU，由各种传感器把数据信号传输给TCU，对信号进行转换后，主控芯片MCU按照接收到的传感器数据信号实现既定规律条件的控制，控制信号传输到执行机构，实现自动控制。重型汽车AMT系统结构如图2所示。

图2　重型汽车AMT系统结构

2　AMT故障诊断技术概述

（1）故障诊断原则。①要对电控系统的电压供给情况进行检查，如有问题则会对AMT电控系统产生一定的影响，甚至导致一些功能无法执行。②故障诊断程序是持续运行，出现故障问题，电控单元TCU会选择对应的解决措施。③AMT电控系统部件故障率较低，一般不会在一个诊断周期内同时出现两个元器件故障。假如TCU检测到两个及以上故障，则必须立即采取措施处理。

（2）故障诊断方法。①信号检测诊断，利用TCU实时检测的方法，对输入信号的变化范围、变化率等进行监测，从而判断故障所在。②解析冗余诊断，具体包括传感器之间冗余和单个传感器冗余。故障诊断过程中，要先对冗余关系部件进行深入分析，这种方法快速有效，而且经济可靠。

3　重型商用车AMT故障诊断技术

重型商用车AMT故障类型大致可以归类于以下三种，分别是TCU故障、传感器故障、执行器故障，三者之间保持一定的联系，而且是分层次进行。其中，TCU故障是最为严重的故障，如果TCU无法正常工作，那么传感器故障和执行器故障也无法诊断，AMT丧失自动换挡的能力，如有必要则要切换到人工干预控制方式；传感器故障则会导致AMT无法根据静定的控制策略运行；TCU与传感器均可以正常工作，才可以对执行器故障进行诊断。具体而言，AMT故障诊断流程图如图3所示。

图3　AMT故障诊断流程

（1）TCU故障诊断及处理。TCU换挡过程中，动力中断，要尽可能快速换挡，要做好硬软件与机械结构的协调。TCU信息来源于各个传感器，具体包括数字式、模拟式、开关式传感器等，由于TCU是AMT系统的关键，同时也是系统故障诊断的关键，假如TCU产生故障问题，则会对AMT电控系统产生严重的影响，无法正常开展故障诊断工作。换言之，TCU正常工作是AMT故障诊断工作的基础，尽管其可靠性很高，但是一旦出现故障则会带来严重的后果。

针对TCU故障问题，为确保还能够继续运行，要在控制系统中对后备应急控制电路进行设置，以代替故障电路。此时，车辆运行状况转入到简单控制模式，以即定的控制信号，确保车辆能够继续前行。这种模式叫做“跛行”，故障情况下取代驾驶员输入信号，使得油门开度不变，减小发动机功率输出，确保车辆能够运行到附近维修站。

（2）发动机故障诊断及处理。发动机故障实际上分为ECU故障、传感器故障、执行器故障，首先要开展自诊断功能，对相关参数进行监测，和标准参数数值进行对比，以此判断发动机的实时工作状况，假如出现故障异常，故障灯亮起，查找故障码即可以快速定位。此外，发动机诊断还可以利用向执行机构发出控制指令的方法进行判断，如果反馈结果和目标情况不一致，则表示有异常情况。

针对于发动机故障，ECU发送相关故障码，TCU接收故障码，其中要区别可屏蔽故障码和不可屏蔽故障码，二者的区别在于是否需要立即处理，其中不可屏蔽故障必须要立即处理，运行故障模式。比如，发动机通信故障，TCU应当保持在目前的档位，CAN通信故障得以解决之前不能换挡。

（3）离合器系统故障诊断及处理。离合器系统故障诊断具体包括位置传感器诊断、电磁阀驱动诊断、分离过程诊断、接合过程诊断等。其中，位置传感器诊断是按照离合器位置传感器的输出范围及其特点，对离合器位置传感器故障进行诊断，具体是利用两路输出信号之和进行诊断，具体流程比较复杂。电磁阀驱动诊断是基于电流反馈功能，在其工作过程中对直流驱动电磁阀开展故障诊断，以此判断其有无故障问题。

离合器系统故障问题处理中，针对于位置传感器诊断能够通过主从动盘转速速差对其位置进行计算，以及离合器使用开环控制的方式，在出现故障时，转换到容错控制模式。电磁阀驱动故障处理可以采取重新上电、容错控制等方式；离合器分离及结合故障，具体原因多种多样，有可能是离合器长时间工作，离合器相关部件磨损等原因。

（4）选换挡执行机构诊断及处理。重型商用车AMT选换挡机构具体包括以下几个部件，比如电机、传感器、齿轮减速机构等，AMT控制方面，待离合器分离，执行机构做出升降挡动作，如果位置传感器故障，则TCU无法故障定位，电机、减速机构出现故障问题，则会直接造成无法换挡。

针对这个问题，有三种不同的情况：换挡传感器、选档传感器其中一个有故障，或者是均有故障，具体情况具体分析。假如是电机转动异常而造成挂不上

档，则可以将故障分为摘挡故障、选档故障或者挂档故障，任何一步出现故障问题则向TCU发送报告。

4　结语

总而言之，AMT系统能够解放驾驶员的左脚，让汽车行驶过程变得更加轻松，而且确保车辆行驶中获得动力与燃油经济的平衡。然而，由于其系统复杂性而使得故障不断，尤其是重型商用车AMT，更要对其AMT故障诊断技术开展相关研究工作。本文以AMT系统结构原理为基础，对AMT系统有可能出现的故障问题及诊断处理方法进行研究，为重型商用车AMT相关研究水平起到一定的理论指导意义。

参考文献

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Research on AMT Fault Diagnosis Technology of Heavy Commercial Vehicles

ZHANG Yuan，MENG Jun-huan
（Dezhou college，Jining，Shandong 253023，China）

Abstract:The AMT is an advanced electronic control technology among traditional automatic transmission such as AT，CVT and AMT.It is widely used in automobile industry.AMT system is the most important and critical driving system in automobile，thus the development of AMT fault diagnosis system has great significance.

Key words:heavy commercial vehicles；AMT；Fault diagnosis；Electric control technology

作者简介：张圆（1991-），男，山东济南人，大学本科，主要研究方向:交通运输。

收稿日期：2016-01-16

中图分类号：U472.9

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）02-0011-02