基于故障树分析法的DCT典型故障分析

李权 王哲

摘 要：本文针对双离合器式自动变速器（DCT）比较常见的典型故障，采用故障分析法，分别建立换挡异响故障树和挡位限制故障树，分析了两种典型故障案例的故障原因，并从故障现象和故障排除方面重点研究了挡位限制故障案例，研究中排除了离合器故障的可能性后，分析得到1-3挡拨叉的位置是主要故障原因，从而更换电液控制单元并进行相关匹配就能排除故障。本文的研究也可以应用到DCT其它故障分析中，为故障的排除提供理论指导。

关键词：故障树 DCT 换挡异响 挡位限制 故障排除

Abstract：Aiming at the more common typical failures of dual-clutch automatic transmission （DCT）， this paper adopts the failure analysis method to establish the abnormal noise fault tree and the gear limit fault tree respectively， and analyzes the failure causes of two typical failure cases. From the perspective of failure phenomenon and troubleshooting， the focus is on the case of gear limit failure. After the possibility of clutch failure is ruled out in the study， the position of the 1-3 gear shift fork is analyzed as the main cause of the failure， so the electro-hydraulic control unit is replaced and carried out. Correlation matching can eliminate the fault. The research in this article can also be applied to the analysis of other DCT failures， providing theoretical guidance for troubleshooting.

Key words：fault tree， DCT， abnormal gear shift noise， gear limit， troubleshooting

1 引言

雙离合器式自动变速器（DCT）是一种新型的变速器，具有结构简单、成本低、换挡迅速、动力无间断、舒适度高、经济性好、动力性好等优点，在市场上应用广泛。但是，自2008年国内开始推广使用双离合变速器后，出现了许多使用故障，大量装配DSG的车辆被召回，原因是油液温度传感器向ECU发送了错误的温度信号，在某些情况导致ECU启动安全保护模式，中断动力影响行车安全。本文利用故障树分析法，分别建立换挡异响故障树和挡位限制故障树，确定DCT典型故障发生机理，并进行分析;运用故障诊断方法，针对挡位限制故障案例，建立对应的故障诊断流程，提出故障诊断方法，分析出DCT典型故障协调处理方案。

2 故障树分析法的理论基础

2.1 故障树分析原理

故障树分析法是最成熟的分析法之一，在故障诊断中大量应用，因为其应用条件的原因很难得到普遍应用。使用故障树进行故障分析，需要找出系统的底事件和顶事件，一般情况下最不想出现的故障被称为顶事件，引发它的直接原因被称为中间事件，逐级递减直至到底层事件，最后，运用适当逻辑门将他们组织在一起，形成树状结构，就是我们需要的故障树。

2.2 故障树分析基本原理

故障树分析可以做定性分析，也可以做定量分析，其特点是形象、易懂、思路清晰、逻辑性强。故障树理论主要采用故障树图进行逻辑因果关系分析，根据零部件状态（基本事件）来演绎推理系统状态（顶事件）。故障树图采用逐级推理，运用逻辑门联系各事件，形成树状路经分析图，用标准的逻辑符号与、或、非等表示。

主要分析步骤包括系统整体分析、事故表现形式分析、顶上事件确定、事故原因分析、故障树形成、定性分析、定量分析等步骤和流程，确保故障树分析的准确性。应该说明的是，在利用故障树分析具体系统安全问题时，应根据具体系统组织复杂程度和具体问题特点，依据实际情况和数据掌握情况，灵活选取和确定故障树的分析步骤和深度。

分析过程如图1所示。

2.3 故障树建树规则

故障树分析法是故障事件在一定条件下的逻辑推理方法。在清洗的故障树中显示各零件与系统间的逻辑关系，以便做更深层的分析。因此，在建树时应遵循以下规则：

（1）大量查阅并收集有关故障树系统的资料，并进行深入分析研究。（2）明确故障定义，发生条件。（3）选择正确的顶事件，才能正确的做出逐级分析。（4）分清楚各事件之间的逻辑关系。

3 DCT典型故障及现象

（1）换挡不顺畅、有明显顿挫感、换挡抖动有异响、拖挡。大部分DSG故障通常发生在车辆行驶1万km左右，故障现象有2挡换挡不顺且有明显顿挫感，加速轻微抖动。目前的只有更换离合器总成的维修方法。（2）挡位限制。故障灯闪烁，安全控制电磁阀失效，挡位被限制只能以1挡、3挡行驶。（3）高速情况下动力切除。在部分道路情况下，变速器进行频繁换挡，离合器频繁分离结合，液压油温度急速升高，控制单元启动保护模式中断动力的输出，会影响到行驶安全，也被称为“死亡闪烁”。（4）异响。在1、2、3挡切换时有异响，特别是在冷机启动时制动、换挡杆在D、S时异响也会出现，热车后，无论什么工况异响依旧存在，严重时还会出现指针乱跳、里程表清零、失速等现象。（5）电子元器件失效。主要出现在大排量6速DSG上，在中等排量车型上也发现类似情况，故障现象主要表现在起步停车换挡时有明显顿挫感，发动机转速不正常，通过维修案例得到其故障点在电子液压单元。

4 故障树分析

根据故障案例，建立换挡异响故障树，建立挡位限制故障树，分析其故障原因，将挂挡不能行驶定位顶事件，引发故障的原因可能会是1号输入轴不能运转、1挡同步离合器接合套不工作、1挡同步器接合套工作但无动力输出;逐级分析，得到底事件有1号输入轴花键损坏、离合器K1花键损坏、1挡拨叉变形损坏、差速器损坏、1挡同步器花间毂损坏、1号输入軸1挡花间毂损坏、1号输出轴轴承损坏、1挡同步器接合套卡滞损坏、离合器K1活塞密封圈断裂损坏、离合器K1摩擦片磨损、离合器K1活塞密封圈老化磨损、离合器K1压力腔磨损、1当换挡调节器损坏、DCT油量不足、油泵损坏、液压控制阀体主油路泄漏、主油压控制滑阀卡滞损坏、主油压控制电磁阀损坏、油温传感器损坏、多路转换阀N92卡滞或损坏、换挡电磁阀N89及线路损坏、1挡调节器油路泄漏、安全阀N233故障、电控单元故障及应急保护模式。

5 挡位限制故障分析

故障现象：故障灯闪烁，前进挡不正常，偶尔会丢失倒挡。重新启动车辆后故障现象小时。

用故障诊断仪读取故障码“19143”，确定故障原因。结合故障现象观察并读取动态数据，得到K1控制的电磁阀N215的电流有问题。

变速器主油压控制电磁阀N217的电流，记录正常数据以及故障数据。

故障出现时变速器进入故障模式，故障灯闪烁且失去倒挡，对比并结合故障现象，得出故障点在换挡拨叉的控制上，而不是在离合器。再次进行故障分析：通过各项数据对比可以得到，当挡位由前进挡切换到倒挡后，控制单元通过N215电磁阀将发动机动力切断，此时离合器完全断开，N233的作用是监控K1的真实压力，但此时N217的压力不变，且当挡位从前进挡切换到倒挡时，1-3挡换挡拨叉要切换到空挡位置。由于这款变速器换挡拨叉的切换控制比较特殊，比如说我们通过换挡杆由N-D挡后，除了K1准备好工作外，换挡拨叉是在N92未通电的情况下动作，N88通电将1-3挡拨叉切换到1挡，之后N88断电，然后N92、N90通电，将2-4挡拨叉切换到2挡，接着断电，此时拨叉靠互锁机构锁定。变速器内部形成两个由两个离合器控制的挡位，1 挡作为起步挡，2挡预备。所以，通过换挡原理和故障现象清楚的知道故障部位及异响出现在1-3挡拨叉向N移动带来的，控制单元借助内部传感器感应拨叉准确位置，因此，规定的时间内1-3挡拨叉没有被切换到正确位置，此时控制单元就会设置故障码，同时也启动了安全保护控制。图2表示换挡杆由N-D挡拨叉的动作情况，图3表示换挡杆由D-N挡拨叉的动作情况。

故障排除：排除了离合器故障的可能性后，分析得到1-3挡拨叉的位置是主要故障原因，一般情况下换挡拨叉自身故障的可能性很低，经判断很可能是系统压力导致故障出现，因此，更换电液控制单元并进行相关匹配就能排除故障。

6 结语

（1）将故障树分析法应用于汽车DCT的故障分析中是可行的。（2）建立换挡异响故障树，将换挡异响定位顶事件，按等级分析换挡异响原因可能是油泵磨损、机械故障、变速液压油的问题，引发机械故障的原因可能是换挡执行元件异响、换挡齿轮磨损、断裂;换挡执行元件异响可能是由离合器、制动器故障引发;变速器液压油可能会有液压油温度过高、油压过高或者过低的问题。（3）建立挡位限制故障树，并从故障现象和故障排除出发，通过更换电液控制单元并进行相关匹配就能排除挡位限制的故障。（4）从而可以推测将故障树分析法应用到DCT其它故障分析中，为故障的排除提供参考。

基金项目：湖南汽车工程职业学院科研培育项目HQZYKY2020A01）。

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作者简介

李权：（1991.02—），男，株洲人，本科，助教。研究方向：机械设计与制造。