双离合器自动变速箱轴齿工作诊断方法研究

2021-06-29许存国

数字技术与应用 2021年5期

许存国

(东风鼎新动力系统有限公司,湖北武汉 430058)

0 引言

双离合器自动变速箱是一种比较先进的自动变速器,具有传动效率高、换挡过程无动力中断、舒适性好、燃油经济性好等诸多优点。在国外早已为高端车型配置,而国外的DCT 技术相对成熟,已经进行批量化生产。近年来,国内已有多家企业进行了DCT相关研发,并投入了市场,但由于其结构和控制系统复杂,在对双离合器自动变速箱研究的过程中,有必要进行故障诊断的研究,以增强双离合变速箱运行时的稳定性和整车安全性,提高对轴齿故障确诊率和维修效率。转速传感器安装在变速箱输入轴上,所测转速是判定动力传动系统的重要参数,为了保证挡位对应齿轮工作的准确性,根据速比对轮速进行计算,来校验齿轮工作是否正常。一般的转速传感器只测量转速,而本文中介绍通过输入轴转速来诊断扭矩传递路径和路径上齿轮工作情况。该方法的理论基础明确,计算精度高,稳定性好,能满足变速箱的各种稳态工况。

1 轴齿诊断原理

根据该种变速箱轴齿硬件设计如图1,DCT由多片双离合器、自动换挡装置、电控液压系统等组成。挂3和5挡与输入轴1连接,由离合器1控制;1、2、4、6、R挡齿轮与输入轴2连接,由离合器2控制。而1、2、3、5、6挡与输出轴1连接,4,R挡与输出轴2连接。

图1 6 挡扭矩传递图Fig.1 6-speed torque transmission diagram

当同步器S3挂入6挡时,扭矩传递路径如图2,由于变速箱输出轴与轮胎通过万向节刚性连接,那么在输出轴转速与轮胎转速应该保持一致,那么通过比较输出轴转速与轮胎转速就能诊断出该扭矩传递路径工作是否正常。

图2 6 挡轴齿诊断流程图Fig.2 6-speed gear diagnosis flowchart

计算公式如下:

根据速比可以由6 挡输入轴转速计算输出轴转速,如下:

由车速反算轮速,如下:

将式(2)和(3)带入(1),得:

ISR1-带方向输入轴1转速,ISR2-带方向输入轴2转速,G2-2挡速比,G6-6挡速比,FD-差速器速比,OSR1-带方向输出轴1转速,OSR2-带方向输出轴2转速,Vehspd-车速(km/h),Spd6_Err-6挡转速差值,Trd-轮胎直径(m),WhlSpd-轮胎转速,Err_Max-最大转速差值。

最后判断Spd6_Err是否小于Err_Max,如果小于最大转速差值Err_Max,将不会报出故障;如果大于最大转速差值Err_Max,则报出故障。

而1挡是通过组合实现挡位的,将S2挂上3挡齿轮,S3同步器挂入2挡齿轮后,一挡的扭矩传递路径如图3所示。

图3 1 挡扭矩传递图Fig.3 1st gear torque transmission diagram

输入1轴→3挡齿轮→6挡齿轮→输入2轴→2挡齿轮→输出1轴;

在离合器完全压合后,1挡诊断计算如下:

由于输出轴1 转速与轮胎转速应该保持一致:

由1 挡输入轴转速根据速比计算输出轴转速,如下:

由车速反算轮速,如下:

将式(11)和(12)带入(10),得:

也是判断Spd6_Err是否小于Err_Max,来报出故障。

同样R 挡是也是通过组合实现挡位的,将S2 挂上3 挡齿轮,S3同步器挂入2挡齿轮后,SC挂上R挡齿轮,R挡的扭矩传递路径如下:

输入1轴→3挡齿轮→6挡齿轮→输入2轴→2挡齿轮→R挡齿轮→输出1 轴;

在离合器完全压合后,R 挡诊断计算如下:

由于输出轴1 转速与轮胎转速应该保持一致:

由1 挡输入轴转速根据速比计算输出轴转速,如下:

由车速反算轮速,如下:

将式(15)和(16)带入(14),得:

最后判断Spd6_Err是否小于Err_Max。

2 诊断分析

除了诊断出该扭矩传递路径上,轴齿工作不正常,还能通过逻辑算法,进一步识别出问题齿轮。

诊断分析1:

在行车中,挡位在1挡时,出现故障,如图4在该扭矩传递路径中的3挡,6挡,2挡齿轮都可能工作不正常。转速传感器可直接测得3挡所在输入轴1转速,因为这时3挡和6挡齿轮通过同步器刚性连接,通过齿比可以计算出6挡所在输入轴2转速P,而通过另一个转速传感器可以测得的6挡所在输入轴2转速ISR2,计算值P与测量值ISR2进行比较,这样可以诊断出是否是3和6挡齿轮出现问题。这样就可以缩小诊断检查问题的范围。

图4 1 挡诊断流程图Fig.4 1st gear diagnosis flowchart

同样的原理可以用在组合挡位的R 挡倒挡上问题齿轮分析。

诊断分析2:

安装在5挡上的转速传感器测量输入轴1转速,3挡齿轮也安装在输入轴1上,由于是双离合变速箱,3挡和4挡可以同时结合同步器,那么连接同一个差速器的输出2轴会跟着转动,4挡齿轮将连接的输入轴2转动,这时安装在6挡测量输入2轴的传感器测量输入轴2的转速,由于两个输出轴连接差速器的速比一样,如图5,可以诊断出3挡和4挡是否工作正常。