检修一例手自一体变速器（AMT）故障灯常亮反思

陈文娟 吕庆龙

摘 要：本文概括了手自一体变速器的发展史，介绍了AMT系统的基本工作原理，并以QQAMT系统为例，说明了电子控制部分，液压执行部分和换挡过程。通过一个故障灯常亮实例，叙述了故障的现象，检修、诊断、反思及最终排除的过程，在整个流程中侧重了故障码与数据流分析，具体分析了离合器接合与分离过程可能导致的故障码产生的原因，通过反思能够明确故障排除的重点部件，而不会导致盲目换件维修，提高了维修的精确性。

关键词：故障灯常亮;故障码;数据流;反思

一、概述

AMT是英文Automated Mechanical transmission的缩写，中文名为手自一体变速器。这种变速器将AT和MT的优势结合在一起，既有自动换档的轻松方便，又有手动换档的驾驶体验，是目前先进的汽车变速技术之一，也成为越来越多优秀车型必备的标准配置。

在30年前的1986年，电控机械式自动变速器AMT技术第一次應用在F1法拉利赛车上，促进了法拉利赛车性能的大步提升。从1992到2007年，使用AMT的法拉利赛车总共15次赢得F1车队冠军，AMT也伴随着法拉利等车队取得一次次辉煌成就。如今，F1赛场已经完全是AMT的天下，几乎所有的F1赛车和豪华跑车都装载了AMT技术。而AMT技术也正在全球范围内从高水准、竞争性的赛车运动向标准化产品领域扩展。

AMT技术全称为电控机械式自动变速器（Automated Mechanical Transmission），该技术是指在不改变原车变速箱主体结构的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置取代原来由人工操作完成的换档动作，实现换档全过程的自动化。换档过程由电子液压阀门来控制，而驾驶人可以在手动和全自动2种换档模式中任选。由于AMT结合了AT与MT两者的优点，具有操纵简单，传动效率高，油耗低，维护费用少的特点，可以总结为动力损耗最低，燃油消耗最低，维护成本最低的“三低变速器”，因而AMT技术将在创建节约形社会中大有所为;将会成为经济型自动挡小车的主要发展方向。在我国，哈飞，铃木，奇瑞等车型上都有使用，另外国内销售的宝马5系的电子选档变速器、奥迪R8的R-Tronic都属于AMT变速器，国内消费者将会亲密接触越来越多的AMT车型。

二、AMT的基本工作原理

由图1可知，AMT的关键部件主要由传感器、电脑模块和执行器三部分组成。执行器是电液控制单元，其中包括了油泵、变速器执行机构电磁阀、离合器执行机构电磁阀等部件组成。运作过程概括为以下步骤：1）控制模块通过读取传感器信号来确定当前车辆的工作状况。2）由换档杆的触点得到驾驶员（手动模式下）或模块计算（自动模式下）给出换档命令。3）模块读取换档命令后进行安全分析从而对命令进行后期处理。4）通过执行器的电液控制变速箱中的齿轮啮合。这样就完成了一整套换档工作。

三、AMT各模块的基本构造（以QQ AMT为例）

（一）电子控制部分

1.1电子控制系统基本组成

电子控制部分分为1）TCU;2）传感器部分包含离合器位置传感器，选档位置传感器，系统液压传感器，驾驶座门开关，AUTO开关，ECO开关，制动开关，档位选择开关，其中（油门踏板开关、节气门位置、发动机转速）信号通过CAN线从发动机ECU获取，车速信号通过仪表板获取;3）执行器部分包含离合器电磁阀，选档电磁阀，换挡电磁阀，油泵继电器，起动继电器。见图2 TCU系统基本组成。

1.2AMT换档规律的制定：

换档规律是以相邻两档在换档过程中各油门下加速度与车速关系，牵引力与车速关系，以及油耗与车速关系为基础确定的。动力性最佳换档规律是在同一油门下相邻两档的牵引力曲线的交点速度确定的，即这个油门位置时，在原档位行驶速度达到这个值时就要换档，这样保证牵引力最大。经济性最佳换档规律是相邻两档不同油门时油耗曲线相交点作为换档求出的换档规律。这样保证在油耗小的档位上行驶。

1.3离合器接合规律的制定：

机械式自动变速器是在原来手动变速器和干式离合器基础上实现自动化的，并取消了离合器踏板，而离合器工作工况众多，且与发动机油门及换档需要协调配合，自动控制系统对它有很高而复杂的要求。解决了它才能保证汽车起步和换档过程的品质，减少传动系统零部件的冲击，提高其使用寿命与乘坐舒适性。根据离合器影响因素，建立离合器接合规律的模型，并通过模糊评判方法实现最优控制。

1.4AMT的控制技术：

依据换档规律和离合器接合规律，对选、换档、离合器和油门进行协调控制，按司机的意图完成起步和换档。在AMT的控制中， 选、换档控制方法有开环控制、闭环控制、模糊控制等;离合器的接合控制采用的方法有开环控制、PID控制、模糊控制等。模糊控制有比较好的效果。

1.5AMT的可靠性技术：

在AMT的工作过程中，由于受到干扰，AMT电控系统中的ECU、传感器和执行机构难免会发生故障。适当的抗干扰措施可以在一定程度上减少故障的发生 ，但故障并不能避免。如果电控系统的部件一旦发生故障，汽车的性能就急剧下降，甚至需要立即停车，这对于汽车整体性能的发挥和维修工作的进行是非常不利的。为提高AMT 系统的可靠性和安全性，在AMT随车诊断系统中应增强诊断和容错控制功能。即当有些部件失效时，能及时作出诊断，且故障部分在系统中的功能可用系统中的其它部件完全或部分代替，使系统能继续保持规定的性能或不丧失最基本的功能，或进一步实现故障系统的性能最优，使汽车返回维修点后再维修。

（二）液压执行部分

AMT液压系统分为1）液压泵;2）电磁阀作为执行元件的电磁阀有三种，即离合器电磁阀控制离合器的分离，选档电磁阀控制档位的选档位置，换挡电磁阀控制挂入相应的档位。其中，离合器电磁阀是两位三通式流量比例电磁阀，它通过控制流入和流出离合器执行器的液压油量来实现对离合器的控制;选档电磁阀是开关阀;换挡电磁阀是压力比例阀;3）执行器

四、换挡工作过程

TCU根据车速信号、发动机转速信号、节气门开度信号、离合器转速信号等，按存储于其中的最佳换挡规律、离合器模糊控制规律、发动机节气门自适应调节规律等，直接控制发动机扭矩、离合器和变速器，实现供油、离合、换挡三者之间动作与时序上的最佳配合，完成档位的自动转换。换挡过程中，发动机控制从属于变速器控制，即换挡时，TCU必须通过CAN网络向发动机ECU发送一个配合控制发动机扭矩的指令，使离合器分离时扭矩下降，换挡完成离合器结合时扭矩增加，为此，发动机电控系统将暂停燃油喷射和点火250ms，同时避免因突然卸载而出现不可预料的高转速。

以空档挂一档（N档→1档）为例说明AMT的换挡过程，如图3所示。

1.离合器分离

TCU控制离合器电磁阀打开高压油路，离合器执行器动作，离合器分离。

2.选档

TCU控制低档位选档电磁阀打开通往选档执行器的油路，选档执行器动作，选档执行器动作是否到位由选档位置传感器反馈给TCU。

3.换档

TCU判定选档执行器到达1/2档位后，控制奇数档换挡电磁阀通电，液压油进入换挡执行器活塞左端腔室，换挡执行器活塞右端腔室通过偶数档换挡电磁阀泄压回路回油，换挡执行器活塞右移，变速器挂入1档。

4.离合器接合

TCU判定换挡执行器活塞已经换至1档位置后，奇数档换挡电磁阀断电，执行器活塞左端腔室回油，为下次换挡活塞左移做准备，接着，低挡位选档电磁阀、离合器电磁阀依次断电，离合器接合。

其余档位换挡过程类似，当电控系统元件发生故障时，故障代码存入ECU的存储器中，同时仪表的TCU报警灯常亮，此时TCU进入故障防护状态，车辆只能挂1档、2档和倒档。

（五）AMT系统故障灯常亮诊断实例反思

（一）维修过程简述

1.1故障现象

一辆2003年生产的奇瑞QQ 0.8L轿车，行驶了8万公里，该车搭载SQR372型马瑞利电控系统发动机，匹配QR512E型手自一体变速器，车主报修称，行驶时变速器故障灯亮，只能低速行驶。

1.2故障检查

接车后，进行故障验证，如车主所说，变速器故障灯常亮，路试发现车辆只能在1、2档行驶，不能自动升档，AMT已经进入锁档状态。

1.3故障诊断及故障反思

用元征X431诊断仪读取故障码，有两个故障码，分别为P0715——离合器速度传感器故障和P1743——离合器位置传感器故障，进一步读数据流来确认两个传感器的性能，数据流列表如表1所示。

在怠速和低速行驶时，离合器位置传感器的输出信号，离合器位置数据与离合器参考位置数据一样，离合器转速数值在怠速时为0，在低速运行时数值与发动机转速一样，其它数据也正常，这样就出现了故障码与数据流截然不同诊断结果，那如何进一步处理故障呢？

故障处理过程如下：由于怀疑是电路连接器端子接触不良导致的偶发故障，所以针对故障码—离合器位置传感器，参照厂家技术援助周刊的指导，为离合器位置传感器加装防水胶圈，同时清洁离合器速度传感器连接器端子，用X431诊断仪清除故障码，并进行档位学习，再试车，故障消失，交车。可是客户使用几天后，故障再次出现。

反思上一次的故障处理过程，发现没有针对故障码的提示和数据流的采集做出深入的思考，导致故障不能完全排除，于是再次分析能够读取离合器位置传感器故障码，但怠速状态下离合器位置传感器数据正常的原因如下。

汽车起步前，为了使起动机顺利起动需要首先分离离合器，此时，因为发动机转速、变速器输入轴转速和输出轴转速都为零，所以只能用离合器位置传感器数值的大小和变化率来确定离合器是否分离。查阅相关资料，正常情况下，从TCU发出离合器分离指令到离合器完成分离需要0.4秒，离合器位置传感器电压值从0.4V到4V变化，在这段时间内，因为离合器是以最快速度进行分离的，所以正常情况下离合器位置传感器的变化率应在一定范围内，如果变化率不在正常范围内，则可能是传感器故障，也可能是执行机构故障，要区分传感器故障还是执行机构故障，应以起动机是否能起动为判断依据，如果不能起动，判定为执行机构故障，否则判定为传感器故障。在该例中，起动机能正常起动，但又显示离合器位置传感器故障码，说明离合器位置传感器在起动过程中的离合器分离时，离合器位置传感器输出电压的变化率不在正常范围内，但怠速状态下，此状态是离合器位置是接合持续状态，是静止状态，所以，此时采集的离合器位置传感器数据与参考数据一致，这就解释了故障码与数据流诊断不一样的原因。但什么原因导致离合器位置传感器的变化率超出正常范围呢？可能怀疑电磁干扰或传感器接触端子偶发接触不良导致的，故而在上次处理故障时只是加装了防水胶圈，也没有更换离合器位置传感器。

这次用元征X431诊断仪读取故障码只有一个，为P0715——离合器速度传感器故障。试着在熄火后拆下电池负极给TCU断电或用诊断仪清除故障码后，又能正常行駛一段时间，说明该故障确实存在且是间发性故障。

离合器速度传感器安装在变速器壳体上输入轴附近，检测变速器输入轴转速，因为离合器速度传感器为磁电式，直接用万用表测量其阻值，热车状态下约为1.14kΩ，结果正常。考虑故障是间发性的，故采用征兆模拟法进行故障再现，晃动各线束的同时对线路进行短路或断路检查，未发现线路接触有问题。

这时，故障诊断再一次陷入僵局，如何进行下去呢？仔细想一想，产生故障码——离合器速度传感器的原因未必是电路本身产生的问题，也有可能是机械故障或电磁干扰导致的TCU判定信号不正确而引起的。

因为汽车起动后，判断离合器是否接合，除了可以用离合器位置传感器来判断外，还可以根据发动机转速与变速器输入轴转速的关系来判断，在离合器分离与接合过程中，具体的说就是，第一阶段是从TCU发出分离离合器指令开始到离合器完成分离前;第二阶段是离合器完成分离时;第三阶段是从TCU发出离合器接合指令开始到离合器完成结合前;第四阶段，离合器完成结合时，离合器接合规律受外界多种因素影响，可能会出现发动机转速≠变速器输入轴转速（离合器速度传感器信号），或者发动机转速≠传动系统速度×传动比+1500r/min的现象，导致这个现象的原因可能有两个：一个是电磁干扰;另外一个是机械原因：离合器执行机构不能完成分离与接合过程，换言之，在换挡瞬间，如果压盘、离合片、飞轮存在接合不平顺问题时，则TCU可能判断离合器速度、发动机转速和车速之间的比例失常，从而进入故障模式，点亮报警灯，储存故障代码，同时限制车辆升档，只在1、2档和倒档行驶，所以，应重点检查离合器本身。

读取的故障码显示离合器转速信号出现故障码的说明，如下表2所示。

1.4故障排除

拆检离合器，发现压盘与离合器结合面有不均匀磨损，如果再严重的话，会导致离合器明显发抖的故障现象。更换厂家提供的法雷奥牌压盘和离合器片，刷新TCU数据到CAA040H0版本，该版本对传感器采集到的偶发异常信号做了模糊处理，并进行了离合器啮合点的自学习和档位学习，车主使用3个月后在没有出现变速器锁档现象。

六、总结

在汽车电子系统故障处理过程中，我们习惯于依赖故障诊断仪读取故障码和数据流，但往往有些时候，故障码与数据流不能给出确切的故障部位点，于是，造成了我们许多同行盲目换件，只能根据换件前后的现象对比来判断故障是否排除，这样排除故障点的话，势必会造成维修时间长，备件数量大等缺点，所以，形成一个清晰的诊断思路就显得特别的重要。在该例中，通过前后两次故障处理过程对比，我们为了避免出现盲目换件的过程，就在反思离合器位置传感器及离合器速度传感器故障码出现原因上进行了深入的思考及再学习，逐步排除了疑似故障点，抓住了确切的故障部位点，从而一步到位完全排除故障。

参考文献：

（1）戴圻春，奇瑞QQ的AMT系统结构原理与故障实例，汽车电器，2011.9，P27-P31

（2）葛安林，自动变速器（六）—电控机械式自动变速器（AMT），汽车技术，2001.10，P1-P4

（3）蒋伟，重型汽车AMT随车故障诊断与故障处理的研究，硕士学位论文，P32-P41