技術(shù)文獻不斷發(fā)展的自動變速箱電控技術(shù)

1、SONNAX技術(shù)文獻-不斷發(fā)展的自動變速箱電控技術(shù)不斷發(fā)展的自動變速箱電控技術(shù) 美國 SONNAX公司       從全世界范圍來說，自動變速箱技術(shù)在過去的40年中發(fā)生巨大的變化，而現(xiàn)在，這種技術(shù)正在以前所未有的速度往前發(fā)展。如果修理廠要想在這個競爭日益激烈的市場中盈利并存活下來，就必須理解這些新技術(shù)，那些無視新技術(shù)的修理廠將越來越發(fā)現(xiàn)自己的市場潛力受到限制，并最終關(guān)門大吉。       在上世紀80年代中期，自動變速箱開始嵌入電子系統(tǒng)，首先是最簡單的壓力開關(guān)，然后是開關(guān)型的

2、電磁閥，電腦和各種傳感器。再接著，就是脈寬調(diào)制型的電磁閥（PWM）被引入某些型號的變速箱，由此來調(diào)控變速箱中的油壓?，F(xiàn)在，許多這種PWM型電磁閥正在升級到更先進的線性電磁閥，在歐系車中使用廣泛，比如Volvo、榮威等使用的愛信5速變速箱AW55-50SN或AW55-51SN，以及新款的各系大眾車型所使用的愛信6速變速箱AW TF60SN（又叫09G）和蒙迪歐致勝所使用的愛信6速變速箱AW TF81SC等等。 PWM型電磁閥與線性電磁閥       PWM型電磁閥和線性電磁閥有很多不同之處，但其中最主要的是它們運行的基本原理不同。PWM

3、型電磁閥通常在一個較低的頻率工作，它在液壓和機械系統(tǒng)上來平均由電磁閥占空比循環(huán)而產(chǎn)生的油壓脈沖和流量脈沖，這使得油壓和流量的控制隨著占空比循環(huán)的變化而變化。但線性電磁閥一般在更高的頻率下工作，只有其電磁部分來平均占空比循環(huán)產(chǎn)生的脈沖信號，而線性電磁閥內(nèi)部的控制滑閥則動態(tài)地平衡控制油壓和流量速率，這就使油壓和流量很少隨著占空比的變化而變化，它們由電流的大小來直接控制。圖1列出了PWM型電磁閥和線性電磁閥的各個不同特性。      每種新的零件設(shè)計和原來的設(shè)計比起來都有它的優(yōu)點和缺點，所以我們就需要深入地研究一下PWM型電磁閥和線性電磁閥

4、各自的特性，以了解它們的功能變化，以及這些變化將如何影響我們對變速箱的維修。 PWM電磁閥        一個典型的PWM 電磁閥本質(zhì)上是一個電子壓力調(diào)節(jié)閥（見圖2）。圖2中顯示的電磁閥是GM 4T60E變速箱中用來將主油壓轉(zhuǎn)換為PWM脈寬調(diào)制型的油壓信號，以控制變扭器的鎖止作用油壓。具體地說，它是由以下這些步驟來完成的： 1. 傳動系統(tǒng)控制電腦（PCM）以32赫茲的頻率向電磁閥發(fā)出開/關(guān)信號。 2. 開關(guān)信號通過電磁閥的電磁線圈來改變電流，從而控制作用在單向鎖球上的電磁力的大小。 3. 單向鎖球的位置會改變并控制PWM供油的泄漏量，

5、從而控制由此而產(chǎn)生的通向鎖止閥的PWM信號油壓。 圖2 PWM電磁閥結(jié)構(gòu)      電磁閥的開信號所占的時間和總的脈沖寬度時間的比率，也就是我們通常說的占空比，可從0變化到100%。這個比率意味著在一個脈沖周期內(nèi)（在圖2中的情況是1/32秒）它控制著通過電磁閥的泄油量以及油壓的改變。這個比率數(shù)值越大，則電磁閥的泄漏量越大，被調(diào)制后的油壓也就越低。如果占空比為100%，電磁閥在一個脈沖周期內(nèi)完全處于充電狀態(tài)，那么PWM油壓就達到最小值，于是變扭器的鎖止油壓也就是最小值。而當電磁閥在不充電狀態(tài)下，即占空比為0%，此時流過電磁閥的供油量最大

6、，作用在鎖止調(diào)壓閥上的油壓也就最大，從而使變扭器到達最大的鎖止油壓。電磁閥的這個占空比通常在電腦不間斷的指令下在0和100%之間變化，使變扭器的鎖止離合器可以根據(jù)汽車的速度、所在檔位、節(jié)氣門開度以及其它參數(shù)來進行鎖止和不鎖止，以及對鎖止的滑差率進行控制和調(diào)節(jié)。 線性電磁閥       現(xiàn)在我們再來看看AW55-50SN變速箱內(nèi)的線性鎖止控制電磁閥（見圖3），這種線性電磁閥也象圖2中的PWM電磁閥一樣通過脈寬的調(diào)制來進行控制。 1. 變速箱控制電腦（TCM）以300赫茲的頻率向電磁閥發(fā)送信號，這個信號的占空比是變化的。 2. 電流通過電

7、磁閥的電磁線圈產(chǎn)生電磁力，此電磁力推動電磁閥內(nèi)的柱塞閥，使其克服彈簧力來調(diào)整電磁閥內(nèi)的控制滑閥的位置，這個控制滑閥位于電磁閥前端的鼻突內(nèi)（見圖3）。 3. 控制滑閥在各個作用力的平衡下改變其位置，從而在液壓上調(diào)節(jié)對油壓的控制。 圖3 線性電磁閥結(jié)構(gòu)     當電磁閥的電流改變時，電磁閥所產(chǎn)生的電磁力就會改變，使滑閥通過位置的改變來改變輸出油壓，直到滑閥找到一個新的平衡位置。這里，控制油壓的大小和電磁閥的輸入電流大小成正比。對于圖3中的這個特定的線性電磁閥，增大輸入電流就會使線圈內(nèi)的柱塞閥往電磁閥的鼻突方向移動，也就會推動相鄰的控制滑閥到一個使控制油壓更大

8、的位置，于是就會有更多的TCC鎖止油壓被送到鎖止控制閥和鎖止中繼閥，使變扭器的鎖止離合器開始進行鎖止。      線性電磁閥在最新的自動變速箱中被越來越普遍地應用，逐漸取代原來的PWM型電磁閥來控制油壓。愛信（Asin Warner）公司就在它廣受歡迎的5速和6速變速箱中使用了線性電磁閥來控制變扭器中鎖止離合器的鎖止和釋放、用電磁閥來對主油壓進行電子壓力控制（EPC），以及對每個離合器的油壓進行控制。這種線性電磁閥也被成功應用于本田和豐田的變速箱中，盡管它們的設(shè)計有諸多不同（見圖4）。許多本田的線性電磁閥被整合入一個鋁制的閥板上并由螺栓外接在變速箱殼體的

9、外部。而愛信和豐田的線性電磁閥則都由其前端的鼻突部分插入到閥體孔內(nèi)。圖4 各種線性電磁閥：（從左到右）本田MRMA/BCLA/MCLA，豐田U151E SL1，A750E SL1，愛信AW55-50SN離合器壓力電磁閥和愛信AW TF80SC離合器壓力電磁閥      我們也應該注意到隨著變速箱的發(fā)展，電磁閥也被設(shè)計得越來越小。不僅因為可以減輕重量和提供更多的空間，也因為這樣可以降低電磁閥的制造成本。閥體中絕大多數(shù)的控制滑閥也都設(shè)計得更小，并由原來的鋼材質(zhì)轉(zhuǎn)為現(xiàn)在的鋁材質(zhì)，這樣做的主要目的是使控制滑閥能更靈敏，能在更高的信號頻率下有效運動。將電磁閥的鼻突

10、部分和其內(nèi)部的滑閥使用相似的材質(zhì)來制造也能更好地控制在不同的溫度區(qū)間下的配合間隙，以提供更好的響應速度和油路控制的穩(wěn)定性。 使用舊件，還是翻新，或者用新件替換？      理解電磁閥的構(gòu)造以及它的工作原理是為了能更好地診斷它的故障。線性電磁閥由于它的設(shè)計原因會比普通的PWM電磁閥制造成本更高，因為我們必須要根據(jù)實際情況來判斷是否要使用原來的舊電磁閥，還是把它翻新，或者直接用新電磁閥來替換。這里其實沒有唯一的標準，你最終要根據(jù)你客戶的需求，你的工時的成本，和你的保修期長短和保修成本等因素來確定。在電磁線圈部分，PWM和線性電磁閥的工作原理相同，因此你可以用

11、相同的技術(shù)來判斷它們在電磁性能上是否正常。但是線性電磁閥還多出了一個控制滑閥部分，對于這個區(qū)域，你就需要檢查額外的地方以保證它的液力完整性。 檢查鼻突的法蘭連接區(qū)域和塑料連接頭      線性電磁閥首先需要檢查的就是它的鼻突與線圈部分的法蘭連接處，以及電磁閥的塑料連接頭，這2個地方最容易產(chǎn)生裂紋和斷裂。很多破損是由于閥體在運輸和操作過程中被損壞的（見圖5）。此外，就像閥體中其它的滑閥部位，線性電磁閥的鼻突部分和它內(nèi)部的控制滑閥之間的配合間隙至關(guān)重要，這里的間隙對保持正常的密封性以維持油壓有著重要的作用。在有些情況下，鼻突內(nèi)部的磨損可以用眼睛直接看到，有些

12、電磁閥的設(shè)計允許內(nèi)部的控制滑閥和彈簧可以被拆下，這樣就可以更好地進行目測。但是在解體的時候要注意記錄電磁閥在拆卸前的狀態(tài)，因為有些線性電磁閥的頭部有可旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)器，這是生產(chǎn)廠商在生產(chǎn)組裝這些電磁閥時用來設(shè)定特定的油壓值的，因此在拆卸電磁閥前測量和做標記是保證正確標定的必要步驟。圖5 線性電磁閥的常見失效部位 真空測試       為了測試線性電磁閥內(nèi)部的液力完整性，最簡單的方法是進行真空測試。將電磁閥插入閥體內(nèi)固定，然后對電磁閥內(nèi)的控制滑閥相關(guān)的油路進行真空測試。但是我們需要記住，這里測試的不僅是鼻突內(nèi)壁與控制滑閥之間的完整性，同時也

13、包含了閥體孔與電磁閥鼻突之間的完整性，因此這里所測得的真空壓力數(shù)據(jù)會低于通常的閥孔與滑閥之間的檢測數(shù)據(jù)。 打開、裝合與清洗      線性電磁閥內(nèi)部其它容易磨損或失效的零件還有線圈內(nèi)的柱塞閥、杯士（銅套）和墊圈，但這些零件如果不打開電磁閥是無法看到的。配件市場上有提供打開這些電磁閥的小工具，你可以利用這些小工具來打開和裝合電磁閥，并且檢驗和清洗內(nèi)部的這些部件，將電磁閥內(nèi)部的碎屑清除干凈。國外也有公司開始專門翻新這些電磁閥，還有公司為后市場重新設(shè)計新的替換電磁閥(比如SONNAX和ROSTRA聯(lián)合開發(fā)的AW55-50/51SN的SLS,SLU,SLT線性電

14、磁閥,零件號52-9036)。 電磁閥模塊化和閥體的機電一體趨勢      當今的自動變速箱設(shè)計中，不僅電磁閥的功能在改變，而且電磁閥與閥體的整合方式也在進化。以前典型的方式是電磁閥通過一個機械的定位夾被固定在閥體孔內(nèi)，電磁閥就直接驅(qū)動與它在同一閥孔內(nèi)的控制滑閥。而在更新的一些變速箱內(nèi)，比如6L80E，6T70，6F50，5R55N/S/W，42RLE，45/68RFE，62TE等，我們可以看見大多數(shù)的電磁閥被捆綁到了一塊，形成一個單獨的電磁閥模塊（見圖6），這個模塊通過螺栓被固定在閥體上。通常，其它的壓力開關(guān)和傳感器也被一塊兒整合到這些電磁閥模塊中了。

15、 圖6 5R55W/S的電磁閥模塊（SONNAX# 56954L）      從原生產(chǎn)廠商的角度來看，把這些電磁閥整合到一個模塊中要比單個電磁閥有明顯的優(yōu)點：  * 它可以大量節(jié)省甚至取消連線和很多重復零件。生產(chǎn)廠商可以將各零件事先連接好，然后并入電路板，這樣作為一個整體只需一個單獨的連接頭就可連到電腦上，降低閥體的整體尺寸，也可以使這個電磁閥模塊適用于多個不同的變速箱，在匹配具體車型時只需對電磁閥模塊更改標定即可。 * 電磁閥模塊內(nèi)部的各個敏感的電子元件容易在人工操作時被損壞，把它們整

16、合到一個模塊內(nèi)再安裝到變速箱內(nèi)要比單個安裝這些零件要安全的多。  * 把電磁閥打包到一起更有利于測試，這樣電磁閥模塊在被安裝到閥體之前可以單獨測試。在診斷失效原因時，這樣可以更方便地區(qū)分電路問題還是機械或液壓問題，從而大大減少了診斷的成本，并降低了因為連線和未被保護的連接頭而導致的失效幾率。       盡管這種模塊化的設(shè)計對生產(chǎn)廠商來說非常有利，但它對維修者來說就成為一個非常困難的事。以前維修者已經(jīng)習慣了的更換單獨電磁閥和傳感器的日子將不復存在。即便電磁閥模塊內(nèi)只有一個零件壞了，維修者也只能更換整個模塊，這就

17、增加了維修的成本。但是困難往往也意味著機會，有些公司正在創(chuàng)新翻新這些電磁閥模塊的方法，以滿足后市場的需求。       而在另一些變速箱中，比如ZF6HP系列和JACTO RE5R05A等，模塊化的方法更被進一步深化了：它們將電磁閥模塊、電腦和閥體都整合到一個總成內(nèi)（見圖7），這就是所謂的“機電一體化的單元”。這種設(shè)計為生產(chǎn)廠商提供了進一步降低制造和測試成本的空間。  * 這樣的設(shè)計可以根據(jù)不同的閥體和電磁閥模塊來改變電腦的參數(shù)，從而使生產(chǎn)廠商減低對各零部件的公差要求而降低制造成本，讓電腦來進行補償。 &

18、;#61548; * 既然電腦、電磁閥和閥體可以作為一個單獨的機電一體單元在實際裝車前進行測試，可以降低裝車后的測試和調(diào)節(jié)成本。  * 機電一體的設(shè)計可以針對具體的車型而進行精確的標定和設(shè)置，從而可以使變速箱體現(xiàn)出更好的駕駛操控特性。 圖7 機電一體化的閥體總成     所有這些對生產(chǎn)廠商來說的優(yōu)勢對后市場來說都產(chǎn)生了巨大的困難。 ZF的6速變速箱中，由于其電腦是綁定于它所裝的車倆的，因此用一塊舊件來整體更換機電一體的閥體是行不通的。有些制造廠商甚至把電腦永久性地固定在閥體上，但ZF的設(shè)計可以讓你把電腦從閥體上拆下，這樣就可能讓你對閥體上的機械和液壓問題單獨進行修復或者