大众02E型双离合器式自动变速器原理与检修

黎永键，陈述官

（广东农工商职业技术学院 机电系，广东 广州 511365）

双离合器式自动变速器（Direct Shift Gearbox，简称DSG）是一种电控机械式自动变速器，具有响应速度快、环保、运动性强等优点，实现整车良好的动力性、经济性和换挡平顺性［1］。德国大众汽车公司研制了双离合器式自动变速器并广泛应用于大众系列轿车上。相关研究表明，该类型变速器具备功能强大的随车故障自诊断系统，为排除变速器电控系统相关故障提供了基础条件［2］。另一方面，由于该类型变速器结构特殊性，其故障排除方法与传统自动变速器有较大的差异，对故障检测与维修工作提出了新的要求［3］。因此，维修人员必须充分了解双离合器式自动变速器结构和工作原理，熟悉故障诊断与排除的思路和方法，制定科学的工作方案，选择合适的工具仪器检测出故障点，从而实施相应的故障维修作业以解决问题。

本文介绍双离合器式自动变速器结构、原理以及故障诊断与检修方法，结合维修案例说明该类型自动变速器的故障解决过程，以期提供解决同类型故障的经验。

1 双离合器式自动变速器结构及原理

1.1 整体结构

以大众02E型双离合式自动变速器为例，主要由换挡机构、电子控制系统、电控液压单元等三部分组成［4］。

1）换挡机构。如图1所示，02E双离合器式自动变速器采用三轴式齿轮换挡机构：输入轴1、2；输出轴1、2；倒挡（R挡）轴。输入轴1为空心结构，输入轴2从输入轴1的中心穿出。输入轴1上装有1挡、3挡、5挡和R档齿轮，输入轴2上装有2挡、4挡、6挡齿轮。输出轴1上装有输出齿轮1以及2挡、4挡、3挡、1挡齿轮，并装有1、3挡同步器、2、4挡同步器。输出轴2上装有输出齿轮2，空套有倒挡、6挡、5挡齿轮，并装有6、R挡、5挡同步器。倒挡轴上装有双联齿轮，较大的齿轮与输入轴1上的1挡齿轮啮合以传递倒挡动力。输出轴的动力通过输出齿轮1和输出齿轮2传递到驱动桥输入齿轮。双离合器自动变速器是通过离合器C1、离合器C2的交替切换实现动力传递，离合器结合时，动力分别传递给变速器的输入轴1和2。其中，C1负责传递变速器的1挡、3挡、5挡、R挡的动力，C2负责传递2挡、4挡、6挡的动力。

图1 双离合器式自动变速器换挡机构

2）电子控制系统。如图2所示，电子控制系统由传感器、控制单元ECU以及执行器三部分组成。

传感器用于测量变速器工况。主要包括变速箱输入速度传感器、离合器位置传感器、挡位选择传感器、变速箱压力传感器、控制单元温度传感器等。

控制单元ECU接收来自传感器的信号，计算分析并作出控制决策。ECU实现的功能包括：离合器切换控制、换挡控制逻辑、液压执行机构控制等。

执行器用于实现换挡动作和系统保护。主要元件包括：各液压泵电机、离合器控制阀、系统压力控制阀、挡位切换拨叉控制阀。

图2 电子控制系统结构

3）电控液压单元。双离合器式自动变速器采用电控液压单元作为执行机构，换挡油路如图3所示，其中N99、N89、N90、N91为换挡执行机构阀；N92为多路控制阀；N215为离合器C1控制阀；N216为离合器C2控制阀；N217为主油压控制阀；N218为离合器冷却压力控制阀；N233、N371为安全阀。液压单元内部包含各电磁阀、压力调节阀、液压滑阀和多路转换器，各组成元件的主要功能如表1所示。

图3 换挡油路控制图

表1 电控液压单元的组成及功能

1.2 换挡原理

汽车行驶过程中，电控单元ECU根据当前工况下决定变速器挡位，并发送控制指令到电控液压单元；电控液压单元根据控制指令切换油路，C1、C2切换工作状态，过程如下［5］：

1）当变速器为奇数挡时，C1结合，输入轴1传输动力；C2分离，输入轴2不传输动力，但有一偶数挡位的同步器处于预啮合状态。

2）要切换到偶数挡时，将C1分离，同时C2结合，由于该偶数挡位的同步器已处于预啮合状态，可实现平稳、快速换挡（换挡时间为0.1～0.2 s，升挡时间为0.008 s）；换挡后，某一奇数挡位的同步器处于预啮合状态。

2 双离合器式自动变速器故障检修方法

2.1 故障诊断思路

双离合器式自动变速器的故障诊断与检修流程如图4所示。其主要内容包括：1）通过询问和故障车辆路试的方法确认故障；2）基本检查，如基本电器设备检查、线路连接情况检查和电控系统自诊断检查等；3）变速器测试，如油压试、读取数据流、电控元件测试等，并进一步分析变速器各挡油路、系统电路、动力传递路线等；4）在确定故障原因基础上，制定可行的维修方案以进行维修作业；5）维修竣工后，再次试车以确定故障是否排除。

图4 双离合器式自动变速器故障诊断流程

2.2 自动变速器故障检修工具

对于大众系列轿车的电控系统部分，一般使用VAS5053进行故障诊断［6］。VAS5053用于电子车辆系统的接口并执行诊断，对控制单元的参数进行更正和使得车辆系统能够使用其他后续开发的特殊功能［7］。使用方法如下：

1）打开电源，进入菜单选项，选择车型，进入功能界面，如图5所示。

图5 VAS5053功能界面

2）故障诊断。可以选择“扫描全车故障码”，读取相应的故障码；或者进入“选择控制模块”，根据要检查的内容，输入对应的控制模块地址码：01-发动机模块，02-防抱死制动系统模块，03-自动变速器模块，46-舒适安全系统模块。输入地址代码后，可读取该模块存储的故障码。

3）读取数据流。选择“读取数据流”功能，可观察动态条件下各种传感器、执行器的数据，与标准数据比较，以判断是否正常。

3 故障检修实例

一辆2015年款的大众迈腾轿车进厂维修，其行驶里程为50 000 km，配置02E型双离合器式自动变速器。车主反映该车启动后可以正常挂挡起步，但是行驶过程中出现偶发性的换挡故障，如无法挂入倒档，挂入前进挡时出现较大的噪声。故障诊断流程如下：

1）问诊。该车之前由于底盘系统故障在某汽车修理厂进行维修，其变速器被拆下并更换了部分零件。此后，上述故障现象出现，但未确定导致故障的原因。

2）确认故障。汽车正常启动后将变速器挂入前进挡，并进行路试。行驶过程中发现，汽车一开始正常工作，但是行驶约3公里后，出现变速杆显示屏闪烁，驾驶员感觉到整车性能和变速器换挡动作出现变化。进一步试车发现，变速器由D挡退回N挡后拨叉不能及时回位，连续多次操作才可以完全回位，并且出现较大噪声。

3）基本检查。首先进行外观检查，查看变速器外部是否破裂、油管是否漏油，无异常现象。拔出自动变速器油尺，检查ATF油的油品和油量。检查结果：ATF油的液面高度正常，油品无明显变差。

4）故障自诊断。通过大众专用检测仪VAS5053读取故障码，获得一个故障码信息：19143（含义为变速器齿轮机械脱落无信号/通信）。

5）读数据流。根据故障现象分析，利用VAS5053读数据流，且锁定N215、N233、N217等。数据流记录如表2所示。

表2 数据流记录

6）故障分析。查询大众汽车维修资料，02E型双离合器式自动变速器的电磁阀在各档位时通电情况如表3所示［8］。

表3 换挡电磁阀通电情况

换挡过程的电磁阀工作分析：①变速器由D挡挂入N挡时，ECU首先给电磁阀N215通电，则离合器C1分离，发动机动力被切断。同时，离合器压力传感器G193监测离合器C1实时压力，若C1的压力不符合要求时，安全阀N233起保护作用。主油压电磁阀N217决定系统油压大小，保持油压稳定。由D挡挂入N挡后，1/3挡同步器换挡拨叉将置于空挡位置。②变速器由N挡挂入D挡时，离合器C1处于准备传递动力的状态。此时，换挡电磁阀N92不通电，换挡电磁阀N88通电并将1/3挡同步器换挡拨叉置于1挡侧；然后，N88断电，N92通电，N90通电，将2/4挡同步器换挡拨叉置于2挡侧。接着，N90、N92都断电，由机械式锁止机构将同步器拨叉锁定在相应的挡位。因此，变速器将形成2个挡位，即1挡（起步挡）和2挡（预备挡）。③变速器由D挡挂入R挡时，离合器C2做好动力传递准备，换挡拨叉是在N92未通电的情况下，由N91瞬间通电将6/R挡位同步器拨叉切换到R挡侧。然后，倒档的主/被动齿轮啮合，挂入倒档，实现倒档动力传递。

7）故障原因判断。综合以上的分析，故障原因在于1/3挡同步器换挡拨叉归位出现问题，不能在正常的换挡时间内到达规定的位置。由于变速器是通过换挡拨叉位置传感器监测换挡情况，换挡拨叉未出现在规定位置而产生故障码，并启动安全保护模式，通过显示屏闪烁进行报警。导致故障的具体原因有两种可能［9］：①同步器换挡拨叉出现机械卡滞；②电控液压单元提供的油压不足。

拆检电控液压单元，未发现同步器换挡拨叉存在机械卡滞。因此，判断故障原因为电控液压单元的油路故障。检查各换挡电磁阀的电阻，标准值如表4所示。所有电磁阀的电阻值均符合标准。因此，判断故障真实原因为电控液压单元的油路堵塞。

表4 电磁阀电阻标准值

8）故障排除。对电控液压单元的油路进行清洗，然后重新安装。再次试车，行驶过程中没有再出现行驶中换挡故障现象，能正常行驶，故障彻底排除。

4 维修经验总结

结合故障实例解决过程，对大众02E型双离合器式自动变速器的同类型故障维修经验总结如下：

1）制定合理的故障诊断与检修的方案。可参考“问诊-故障确认-基本检查-分析研究-测试确认-故障修复”的环节设计维修方案。

2）本文案例说明该类型变速器结构与其他变速器差异较大，不同的挡位对应不同的换挡电磁阀组合，工作过程较为复杂。因此，维修人员必须对该类型变速器的换挡过程进行细致分析，并建立变速器机械、电控系统、液压油路的关系，为准确判断故障原因提供知识基础。

3）合理使用专用的维修工具进行故障检测。依据故障诊断仪等专用工具的检测结果和数据，对照维修手册提供的标准数据，可迅速定位故障点；同时，结合理论知识和维修经验，为高效排除该类型的变速器故障提供保证。

5 结语

本文介绍了大众车系02E型双离合器式自动变速器的原理、结构和故障检修实例。通过此案例说明，该类型变速器各组成部分之间的联系较为紧密，故障现象迷惑性强，对故障诊断思路和方法的要求较高。因此，维修人员必须对故障现象进行细致观察，以建立解决问题的思路，遵循基本原理作出故障原因的分析和判断，为排除故障提供依据。在维修过程中，还应充分利用现代检测仪器设备，高效率地查找出故障点。实践证明，按照以上的原则进行故障维修作业，可获得较理想的维修效果。

参考文献：

［1］吴光强，杨伟斌，秦大同.双离合器自动变速器控制系统的关键技术［J］.机械工程学报，2007，43（2）：13-15.

［2］李伟.手把手教您学修双离合与电控机械式自动变速器［M］.北京：机械工业出版社，2015.

［3］李伟.新款汽车自动变速器结构原理与维修案例［M］.北京：化学工业出版社，2015.

［4］王传金，唐进元，李培军，等.双离合器式自动变速器DCT的结构特点与工作原理分析［J］.机械传动，2008，32（6）：94-97.

［5］曹东冬，万玉丽.双离合器自动变速器换挡过程分析［J］.农机使用与维修，2015（9）：22-24.

［6］魏春源.BOSCH汽车工程手册［M］.北京：北京理工大学出版社，2011.

［7］黎永键，关伟，简浩钧.大众迈腾轿车CAN总线系统原理与故障检修［J］.公路与汽运，2017（2）：21-25.

［8］陈麒.双离合器自动变速器故障诊断与处理［J］.中国重型装备，2013（3）：45-48.

［9］朱军.汽车故障诊断方法［J］.北京：人民交通出版社，2015.