新速腾０9G变速器实验台设计毕业论文.doc

新速腾9G变速器实验台设计毕业论文目 录1引言12 09G自动变速器分析32.1变速器的结构32.1.1液力变矩器32.1.2换档执行元件42.1.3行星齿轮机构52.2动力传递分析62.3电液控制分析142.3.1电液控制系统的结构与原理142.3.2油路分析单元163 实验台设计233.1实验台的组成233.2动力装置的选择243.3控制面板设计253.3.1实验台面板电路图的设计253.3.2电路图的设计263.3.3控制面板电源与电压表的选配273.4实验台的故障分析273.4.1传感器和开关故障分析283.4.2执行器故障分析324 09G自动变速器检测实验台的使用354.1速腾09G自动变速器实验台的功能354.2速腾09G自动变速器实验台的具体操作方法354.3实验台操作的注意事项365 速腾09G自动变速器故障的自诊断与故障代码375.1自动变速器故障的自诊断375.2故障检测与排除38结 论41参考文献42致 谢4344天津职业技术师范大学2014届本科生毕业设计1引言如今，自动变速器已经大量装配在中高档轿车，它是评价汽车性能的一个重要部件，它对舒适性、燃油消耗、行驶动力性和尾气排放都会产生极大影响。新型结构的变速器,如手自一体变速器和无级自动变速器开始与传统的多速自动变速器进行竞争, 要想使得大扭矩传递与驾驶舒适性结合在一起,多速自动变速器在扭矩转换方面还是有其所不及的优越性。6档自动变速器09G代表了多速自动变速器的发展方向,它在经济性、动力性和平顺性方面为其它自动变速器可以被视为标准。09G自动变速器的开发商和制造商是日本变速箱康采恩，大众公司的工程师与Aisin合作参与了变速箱的开发，并将其与大众汽车相匹配。新型6档自动变速器以后会继续扩大,同时囊括了传递扭矩大的变速器和传递扭矩小的变速器，并向更多档位的自动变速器发展。随着汽车行业的发展，5档自动变速器01N和01M将会逐渐退出市场，并将被新型的6档自动变速器09G所取代。09G变速器型式为电液控制6档行星齿轮机构,装配液力变矩器和滑差控制的变扭器锁止离合器。而控制方式为Mechatronik(液压控制单元、J217、传感器和电磁阀被集成为一体)，09G变速器转速因型号的不同，可获得最大输出扭矩为450 Nm。09G自动变速器已经达到了档位增多、变速的范围变大、燃油经济性提高、污染降低、结构变得更紧凑和成本降低了。档位增多和变速的范围变大是获得燃油经济性提高和污染降低的重要措施之一。由于变速的范围变大到6.04,自动变速器09G的性能已经接近无级自动变速器的水平。这个六档行星齿轮装置采用称为Lepelletier的行星齿轮组,是在Ravigneaux-双行星齿轮组的基础上加装一个初级行星齿轮机构，并通过五个换挡执行元件的组合使用（执行元件包括三个离合器和两个制动器）。根据换挡杆的位置，相应地接通或切断某一离合器和制动器液压油路，使各个档位都有相应的离合器和制动器工作，从而使行星齿轮组的各个基本元件进行连接和固定来传递扭矩，使各档位传递动力的元件、路线、方向都随之改变，传动比也随之改变，实现了九个档位，其中包括六个前进挡（D档）、一个倒档（R档）、一个空档（N档）和一个驻车档（P档）。09G变速器的特性虽然很优越，技术已经很成熟，但在使用过程中若使用不当或没有正常维护时，便会出现不同程度的抱怨。通过查阅了很多与变速器实验台设计相关的资料，结合自己所掌握的专业知识和教育实习期间所遇到的教学问题，认真思考所设计的实验台的教学功能，撰写设计说明书的内容，具体如下：（）09G变速器的结构组成和工作原理；（）动力分析；（）电液控制分析；（4）实验台的设计；（5）故障分析。新型的6档自动变速器09G作为一种新的产品使用，为了使维修人员和职教人员能够更好地分析与讲解09G自动变速器的电液控制原理、电控电路的连接，以及能够更直观地分析该变速器故障现象，特意设计该变速器实验台。由于自动变速器结构复杂，零件多，精密度高，导致教学和维修较困难。通过实验台的设计增强了教学的直观性，能够对复杂的问题简单化，克服了传统教学中理论讲授与实践操作相脱离的弊病，能够对复杂的问题简单化，使学生更加容易地掌握自动变速器09G的工作原理、工作过程和故障诊断方法,并且通过一体化课程的开发，能够将教和学做紧密的结合，显著提高教学效果。2 09G自动变速器分析2.1变速器的结构图2-1 变速器结构透视图见图2-1，09E变速器采用的是Lepelletier-行星齿轮机构，因此只需五个换档执行元件（三个离合器和两个制动器）就可以实现六个前进档和一个倒档。2.1.1液力变矩器图2-2 锁止离合器根据液力耦合器基本原理进行工作的变矩器会在泵轮和涡轮之间产生转速差（也叫变矩器滑差），并且这个转速差会导致系统的效率降低。变矩器的锁止离合器（WK）的使用能够减小变矩器滑差，从而提高燃油经济性。锁止离合器（WK）根据行驶舒适性的要求有断开、调节和接合这三种工作状态，其工作的前提条件有：对于档位无任何限制；对于发动机扭矩的大小无任何限制；当ATF油温超过40时才能接合。见图2-2，为了提高传递发动机大扭矩的稳定性，锁止离合器（WK）采用一个独立的具有两个摩擦面的摩擦盘，并位于变矩器壳体与锁止离合器（WK）活塞之间，与涡轮刚性连接，从而使两个部件连接起来传递动力。在物理学原理上，若增大一倍摩擦面积的话，则传递的扭矩也能增大一倍。该变速器采用的锁止离合器（WK）增大了摩擦力所允许的范围，从而扩大了其工作范围，因此传动系统的总工作效率也提高了。2.1.2换档执行元件图2-3换档执行元件见图2-3，三个可转动的多片式离合器K1、K2、K3,两个固定的多片式制动器B1、B2和一个单向离合器F的安装位置。在传递动力过程中，离合器K1、K2、K3将发动机转矩传至行行齿轮机构，制动器B1、B2将发动机转矩支承在变速器壳上。其作用是在不中断动力的条件下（即带负荷），实现换档。2.1.3行星齿轮机构图2-4 行星齿轮机构的实物图图2-5 Lepelletier-行星齿轮机构示意图Lepelletier-行星齿轮机构的结构形式是Ravigneaux-双行星齿轮组的前面加装一个简单的行星齿轮组（初级行星齿轮组），见图2-4。这个简单的行星齿轮组可以以两种不同的转速来驱动Ravigneaux-齿轮组，总是通过Ravigneaux-齿轮组的内齿圈来输出动力的。为了实现动力的传递和变速范围的扩展，通过五个换挡执行元件的循环使用，使各档位传递动力的元件、路线、方向都随之改变，传动比也随之改变，从而实现六个前进挡和一个倒档。见图2-5，初级行星齿轮组：太阳轮S1始终固定不动；行星架PT1与离合器A和B相连；内齿圈H1与涡轮轴（输入）和离合器E相连。Ravigneaux-双行星齿轮组：大太阳轮S2与离合器B和制动器C相连；小太阳轮S3与离合器A相连；行星架PT2与离合器E和制动器D相连；内齿圈H2始终为输出件。Lepelletier-行星齿轮机构的优点：虽然变速扩展范围变大、档位增多、传递的扭矩增大，但是变速器的总长度仍减小了，结构变得更紧凑；由于零部件数量减少，减轻了变速器的重量，并降低了制造成本。表2-1各档位的元件运行情况档位K1K2K3B1B2F第1档第2档第3档第4档第5档第6档R档2.2动力传递分析一、1档的动力传递：见图2-6，进入一档，涡轮轴驱动单排行星齿轮组的内齿轮H1.该内齿轮驱动在固定的太阳轮S1上支撑滚动的行星齿轮P1,驱动行星齿轮架PT1。离合器K1接合，因此扭矩被传输到双行星齿轮组的太阳轮S3上。长行星齿轮把扭矩传输到内齿轮H2上，使内齿轮直接与从动齿轮连接。行星齿轮架PT2支撑在自由轮F上。通过利用自由轮F实现第1档，取消了在第1档滑行状态下的动力传递。车轮在滑行状态下开动。自由轮F逆其锁定方向（沿自由轮转动方向）旋转，不能利用发动机制动作用。图2-6 1档的动力传递示意图该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在1档时，由于前排行星架PT1通过离合器K1与后排小太阳轮S3相连，所以，单向离合器F固定后排行星架，即。传动比的计算需要联立初级行星齿轮组、Ravigneaux-齿轮组运动方程：初级行星齿轮组： (2-1)其中为S1转速；为H1转速； 为PT1转速；而；其中为S1齿数；为H1齿数。Ravigneaux-齿轮组: (2-2)其中为S3转速；为H3转速；为PT2转速；而；其中为S3齿数；为H2齿数。其中； ，先联立(2-1)、(2-2)式计算得到：二、2档的动力传递:见图2-7，进入2档，涡轮轴驱动单排行星齿轮组的内齿轮H1。内齿轮H1驱动在固定的太阳轮S1上支撑滚动的行星齿轮P1。因此驱动行星齿轮架PT1。离合器K1连接行星齿轮架PT1与太阳轮S3，并将扭矩导入双排行星齿轮组中。制动器B1制动大太阳轮S2.扭矩被从太阳轮S3传输到短行星齿轮P3上，并传输到长行星齿轮P2上。长行星齿轮P2在固定的中心轮S2上滚动并驱动内齿轮H2.图2-7 2档的动力传递示意图该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在2档时，由于前排行星架PT1通过离合器K1与后排小太阳轮S3相连，所以，制动器B1制动大太阳轮S2，即。传动比的计算需要联立初级行星齿轮组、Ravigneaux-齿轮组运动方程：初级行星齿轮组： （2-3）Ravigneaux-齿轮组： (2-4) (2-5)其中为S2转速；而；其中为S2齿数；为H2齿数。其中；，先联立(2-4)、(2-5)式计算得到： （2-6）再将（2-3）、（2-6）式联立计算得到：三、 3档动力传递:见图2-8，进入3档，涡轮轴驱动单排行星齿轮组的内齿轮H1。内齿轮H1驱动在固定的太阳轮S1上支撑滚动的行星齿轮P1。因此驱动行星齿轮架PT1。离合器K1连接行星齿轮架PT1与太阳轮S3，并将扭矩导入双排行星齿轮组中。离合器K3同样把扭矩导入双排行星齿轮组中的太阳轮S2上。通过接合两个离合器K1和K3接合双排行星齿轮组传输到从动齿轮上。图2-8 3档的动力传递示意图该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在3档时，由于前排行星架PT1通过离合器K1、K3与大太阳轮S2、小太阳轮S3相连，所以。传动比的计算只需建立初级行星齿轮组运动方程：初级行星齿轮组： （2-7）其中，计算得到：四、4档动力传递:见图2-9，进入4档，涡轮轴驱动但排行星齿轮组的内齿轮H1和离合器K2的外摩擦片支架。内齿轮H1驱动在固定的太阳轮S1上支撑滚动的行星齿轮P1.因此驱动行星齿轮架PT1.离合器K1连接行星齿轮架PT1与太阳轮S3，并将扭矩传入双排行星齿轮组中。离合器K2连接涡轮轴与行星齿轮架PT2，也将扭矩传入双排行星齿轮组中。长行星齿轮P2与短行星齿轮P3啮合，与行星齿轮架PT2一起驱动内齿轮H2.图2-9 4档的动力传递示意图该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在4档时，由于前排行星架PT1通过离合器K1与后排小太阳轮S3相连，所以,而前排齿圈H1通过离合器K2与后排行星架PT2相连，即。传动比的计算需要联立初级行星齿轮组、Ravigneaux-齿轮组运动方程：初级行星齿轮组： （2-8）Ravigneaux-齿轮组： (2-9)其中；，联立(2-8)、(2-9)式计算得到：五、5档动力传递： 见图2-10，进入5档，涡轮轴驱动但排行星齿轮组的内齿轮H1和离合器K2的外摩擦片支架。内齿轮H1驱动在固定的太阳轮S1上支撑滚动的行星齿轮P1.因此驱动行星齿轮架PT1.离合器K3连接行星齿轮架PT1与太阳轮S2，并将扭矩导入双排行星齿轮组中。离合器K2连接涡轮轴与双排行星齿轮组的行星齿轮架，并将扭矩导入双排行星齿轮组中。长行星齿轮P2与行星齿轮架PT2和太阳轮一起驱动内齿轮H2.图2-10 5档的动力传递示意图该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在5档时，前排齿圈H1通过离合器K2与后排行星架PT2相连，即，由于前排行星架PT1通过离合器K3与大太阳轮S2、相连，所以。传动比的计算需要联立初级行星齿轮组、Ravigneaux-齿轮组运动方程：初级行星齿轮组： （2-10）Ravigneaux-齿轮组： (2-11)其中；，联立(2-10)、(2-11)式计算得到：六、6档动力传递：见图2-11，进入6档，制动器B1制动太阳轮S2.离合器K2连接涡轮轴与双排行星齿轮组的行星齿轮架，并将扭矩传入双排行星齿轮组。长行星齿轮P2在固定的太阳轮S2上滚动并驱动内齿轮H2.离合器K1和K3分开。行星齿轮组不参与动力传递。图2-11 6档的动力传递示意图该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在6档时，前排齿圈H1通过离合器K2与后排行星架PT2相连，即，制动器B1制动大太阳轮S2，所以。传动比的计算只需要建立Ravigneaux-齿轮组运动方程：Ravigneaux-齿轮组： (2-12)其中；，计算得到：七、R档动力传递：见图2-12，进入R档，涡轮轴驱动单排行星齿轮组的内齿轮H1。内齿轮H1驱动在固定的太阳轮S1上支撑滚动的行星齿轮P1.因此驱动行星齿轮架PT1.离合器K3连接行星齿轮架PT1与太阳轮S2，并将扭矩传入双排行星齿轮组中。在双排行星齿轮组中，制动器B2制动行星齿轮架PT2.扭矩被从太阳轮S2传到长行星齿轮P2上。在行星齿轮架PT2的支撑下，扭矩被传输到与输出轴连接的内齿轮H2上。此时逆发动机转动方向驱动内齿轮H2.图2-12 倒档的动力传递示意图 该机构前排是单行星轮行星排，中间也是单行星轮行星排，后排是双行星轮行星排, 前排太阳轮固定所以，中排和后排行星架共用所以，中排和后排齿圈共用,当在倒档时，由于前排行星架PT1通过离合器K3与大太阳轮S2、相连，所以，而制动器B2制动后排行星架PT2，即。传动比的计算需要联立初级行星齿轮组、Ravigneaux-齿轮组运动方程：初级行星齿轮组： （2-13）Ravigneaux-齿轮组： (2-14)其中；，联立(2-13)、(2-14)式计算得到： 2.3电液控制分析2.3.1电液控制系统的结构与原理图2-13 Mechatronik实物图图2-14 CAN总线见图2-13，09G自动变速器采用的是Mechatronik（机电一体模块），Mechatronik被集成在变速器的壳体内，液压控制单元、传感器、执行元件和变速器电子控制单元ECU被合成一个总成。因此，如果电子模块的某元件损坏，就必须更换Mechatronik总成。见图2-14，ECU通过驱动CAN总线来与车辆外部设备进行信息交换，并通过各个电磁开关的通断电，从而控制作用在相应滑阀上端的调节油压，改变滑阀的相对位置，接通或切断相关油路通道，改变油液的流动方向至相应的执行元件，实现各个档位。J217为自动变速器控制单元；F125为多功能档位开关；G93为油温传感器；G182为变速器输入转速传感器；G195为变速器输出转速传感器；F189为Tiptronic开关；F257为换挡杆识别开关；J519为车载电网控制；F319为换挡杆档位P锁止开关；J527为转向柱电子装置控制单元；N88、N89为换档电磁阀；N90、N91、N92、N93、N282、N283为压力控制电磁阀。N88、N89：图2-15 N88、N89实物图图2-15所示的N88、N89都是一个开关型电磁阀；用于实现油液通道的切换。N90、N91、N92、N93、N282、N283都是将控制电流按比例转换成控制油压。N90、N91：P=压力；I=电流图2-16 实物图见图2-16，其工作特性曲线为连续上升，随着控制电流的增大，控制油压也增大，即油压范围为0-4.6bar，不通电时无控制油压(0 mA = 0 bar)；工作电压为12v；20时的阻值为5.05 0hm。N92、N93、N282、N283：P=压力；I=电流图2-17实物图见图2-17，其工作特性曲线为连续下降，随着控制电流的增大，控制油压会减小，即油压范围为4.6-0 bar，不通电时控制压力最大；工作电压为12v；20时的阻值为5.05 0hm。2.3.2油路分析单元一、变矩器的油路分析：变矩器采用的是独立的液压控制回路。油路图分为四个部分：第一部分包括1号阀到7号阀和所有电磁阀，以及1号减压阀、2号减压阀、3号单向阀、4号减压阀、5号、6号减压阀，它们对应油路板上的下阀体。第二部分包括8号阀、9号阀、7号减压阀、8号减压阀、10号波珠、30号蓄压器，对应着油路板上2号上阀体。第三部分包括10号阀到20号阀以及11号滤网、12号单向阀、13号单向阀、14号单向阀、15号波珠、16号减压阀，对应着油路板上的中阀体。第四部分包括21号阀到24号阀以及25、26、27、28号蓄压器和17号减压阀、18号减压阀、19号单向阀，对应油路板上的1号上阀体，19号单向阀在油路板上的中阀体的反面。二、1档油路分析：图2-18 1档油路见图2-18，主油路：液压油从油泵出来向右分为两路，一条到主油压调节阀，另一条分别到16号、17号、24号阀。从油泵出来的液压油向上经过18号安全阀或到达11号滤网，然后分两条支路，一条分别送到9号和7号减压阀，经减压阀调节后给各电磁阀提供工作油压，另一条分别控制14号阀以及21、23、19和15号阀。液压油继续向上到手动阀。手动阀上移，输出前进挡液压油，前进挡液压油送到20号顺序阀经过17号阀送到14号K1继动阀和4号换挡阀，为其提供液压油。N92电磁阀控制电流有大到小，输出适当的信号油压，一路到14号顶端，一路到K1控制阀顶端，K1控制阀芯下移，关闭K1泄油油路。同时将K1控制阀进油口一侧的管路油压调节成压力适当的控制油压，从出油口输出。输出后分成两个支路，一支通过节流孔及13号单向阀送到K1离合器，为离合器预充油。另一支送14号K1继动阀，此时K1继动阀顶端由电磁阀送过来的信号油压，中间由控制阀送过来的控制油压和手动阀送过来的管路油压。由于此时信号油压和弹簧力的合力小于由9号减压阀送过来的控制油压，所以阀芯保持上端，将控制油压连接到出油口，作用到K1离合器上，随着N92电磁阀电流变小，信号油压变大，控制油压也变大，此时K1离合器的控制油压受电磁阀电流直接控制。当信号油压大到一定程度时14号K1继动阀阀芯下移，将管路油压连接到出油口，作用在K1离合器上的控制油压被压力更大的管路油压代替，K1离合器正常工作，实现1档油路。三、2档油路分析：图2-19 2档油路见图2-19，N832的控制电流由大变小，输出适量的信号油压，信号油压经过21号阀后，又分两条支路，一条支路向下送到29号B1继动阀的顶端，一条支路向左送到2号B1 控制阀的顶端，B1信号油压到达2号B1控制阀顶端后阀芯下移将左路的管路油压调节成合适的控制油压输出，一路通过节流孔14号单向阀后给B1制动器预充油，另一路送到蓄压器和20号顺序阀的下部以及19号B1继动阀，由于B1信号油压不能使得B1继动阀阀芯下移，控制油压从出油口输出，一路送到16号阀弹簧一侧的圆环面上，当15号继动阀k2出油口也输出工作油压是在其共同作用下，可使16号阀阀芯上移，关闭k3信号油压管路通道，19号B1继动阀输出的控制油压向右后又分成两条支路，一条送到B1制动器另一条送到22号阀上部，将滚珠推到下方后从中部输出，分别送到18号阀的下部和17号阀弹簧一侧的圆环面上，18号阀适用于控制手动1档时前进挡液压油去往B2制动器的管路通道，只要底部有油压就能够推动阀芯上移，关闭通道，17号阀是由于控制前进档液压油去往K1油路的管路油压通道，其结构与16号阀和24号阀相似，由于底部施加从油泵过来的主油压，只有当弹簧一侧的两股油压同时与弹簧力相加才能使得阀芯下移，关闭通道当B1信号油压大到一定程度之后，就能推动阀芯下移，作用在B1制动器上的控制油压被压力更大的管路油压所代替，当19号B1继动阀阀芯下移时，切断聪24号阀去往k3的油路的管路油压通道，从而保证当B1工作时K3不会同时工作。四、3档油路分析：图2-20 3档油路见图2-20，N90电磁阀控制电流由大变小输出适当的K3信号油压，K3进过预充油阶段，控制阶段，而正常工作，N283的控制电流由小变大，B1信号油压开始变小，19号B1继动阀阀芯上升，将B1制动器上的管路油压切换为压力稍低并且可以调节的控制油压，随着N832电流变大，控制油压变小，此时B1控制器中油压由电磁阀电流精确控制，换档后期N283电流增大B 1信号油压降至最低，2号B1控制阀阀芯回到关闭位置，打开泄油通道，B1控制器退出工作。五、4档油路分析：图2-21 4档油路见图2-21，N89电磁阀断点停止工作，锁止油路压力降低，N91电磁阀电流变小，锁止离合器进入控制模式N88电磁阀通电工作将油压施加到20号顺序阀的顶端，顺序阀阀芯克服弹簧力作用下移，将前进档的液压油一路送到18号阀，一路送到15号K2继动阀和3号K2控制阀，而N96电磁阀的控制电流由小变大,降低了K3信号油压，K3离合器逐步退出，N282电流由大变小输出适当的K2信号油压，一路送到15号K2继动阀顶端，一路送到3号K2控制阀顶端，K2控制阀阀芯下移，调节出合适的呃K2油压，一路通过节流孔3号单向阀给K2离合器预充油，一路通过15号K2继动阀阀芯后送到K2离合器，还分别送到16、17号阀的弹簧一侧，13号弹簧侧、蓄压器、24号阀弹簧侧，20号顺序阀上部及18号阀下部，K2控制油压送到20号顺序阀上部是为了代替作用在顶部的N88控制油压，此时变速器升上4档，N88电磁阀断电退出供作，而N91电磁阀电流增大，变扭器完全锁止，N98电磁阀通电后工作，给锁止油路增压，此时24号阀顶端作用的是K1和K2管路油压和弹簧力的合力，阀芯下移后关闭主油路油压去往了K3，B1的管路油压通道。六、5档油路分析：见图2-22，N89电磁阀断电停止工作，锁止油路电压降低，N91电磁阀电流减小，锁止离合器进入控制模式，N88电磁阀通电工作，将油压施加到20号顺序阀的顶端和作用在顺序阀上部的K2管路油压一起工作，防止在换档期间，由于主油压的降低，使得顺序阀阀芯上移。同时N90电磁阀电流有大变小，输出K3信号油压。图2-22 5档油路K3离合器开始工作，N92电磁阀电流由小变大，降低K1信号油压，K1离合器退出工作。然后主油压升高，N88电磁阀断电退出工作。N91电磁阀电流增大，变扭器完全锁止。N89电磁阀通电工作，给锁止油路增压。此时，17号阀顶端作用的是K2，K3管路油压和弹簧力的合力，阀芯下移后，关闭前进挡液压油去往K1油路的管路通道。七、6档油路分析：图2-23 6档油路见图2-23，N89电磁阀通电加压，使5档升6档更加舒适，由于20号顺序阀阀芯处于下端，B1控制油压通过阀芯后，送到2号B1控制阀，阀芯上移，减小B1控制油压，降低B1结合速度，减少换挡冲击。进入6档，此时，17号阀顶端作用的是K2，B1管路油压和弹簧力的合力，阀芯下移后，关闭前进挡液压油去往K1的油路的管路油压通道。16号阀低端作用的是K2和B1管路油压和弹簧力的合力，阀芯上移后，关闭了K3信号油压通道。八、R档油路分析：图2-24 R档油路见图2-24，倒档时，从手动阀输出的倒档液压油，一路送到主油压增压阀的下部，使得主油压调节阀阀芯适当上移，增加倒档管路压力，另一路经1号减压阀缓冲后，送到20号顺序阀左侧，经过阀芯后，送到13号阀，最后输送到B2制动器，同时N90电磁阀控制电流由大变小，输出K3信号油压，控制K3离合器进入工作。3 实验台设计实验台的设计主要是根据实验台控制面板的尺寸进行设计，为便于教学实验的使用，必须做到可靠性高、安全性高、操作简便、结构紧凑牢固、经济实用的要求。实验台架的材料采用的是钢质材料，整个表面采用烤漆工艺来防腐蚀。为了方便实验台移动，实验台架的下面安装了四个脚轮，脚轮有自锁功能预防滑溜。并根据人体工学设计实验台，如图3-1所示，实验台总高为1800mm，而操作平台高为900mm，台面宽度为30cm,以便检测时摆放仪器设备和实验记录本等，在操作平台的下面装配原车蓄电池作为用电设备的供电电源。矩形控制面板的长为1000mm，宽为650mm，在控制面板上设置多个故障点，而控制开关设置在实验台右侧。 图3-1 实验台主体结构图3.1实验台的组成1、装配09G自动变速器；2、装配速腾原车仪表总成显示信息；3、装配匹配的蓄电池作为电源；4、控制系统电路图的设计与绘制，以及故障点的设计；5、动力装置的选择，如图3-2所示；在此，主要完成电路图的设计与绘制、故障的分析和动力装置的选择。 图3-2 实验台总体布置图3.2动力装置的选择考虑到，虽然采用发动机作为实验台的动力源，能准确的模拟出与自动变速器在车上的实际特性,能获得较准确的检测数据。但这会大大增加实验台的成本，使其出现噪声变大,造成排气污染，实验台的使用经济性变差等问题。因此，采用变频调速电机作为09G自动变速器实验台的动力源,由它代替发动机的工作,09G自动变速器在空载的状态下，带动液力变矩器泵轮旋转,并通过调速旋钮来模拟加速踏板的工作，从而实现转速的调节，模拟出升档和降档的工作过程。变频调速电机应满足在实验过程中变速器输入转速和转矩的要求,并能够按一定规律调节转矩和转速。本实验台设计09G变速器是在空载的情况下运行，因此在选用电动机时，忽略其效率，主要根据带动变速器所需要的功率来选择。此外，根据实验台的使用率选择能连续工作的电动机。由于电动机是取代发动机工作，所以根据发动机的参数计算，选择电动机功率（kw）的计算为： （3-1）其中（kw）为发动机功率、为变速器的效率、为电动机的效率取0.9。综上所述，为了满足实验台的使用要求,本实验台选用一台额定功率为132kw的 Y315M-4型变频调速三相异步电动机。3.3控制面板设计实验台的面板（图3-3）是进行实训教学、电路分析、故障诊断与排除的平台，所以是实验台总体设计中的极其重要和关键的一环。以速腾09G自动变速器的实际工作情况出发，分析故障现象及解释故障的原因，最后排除故障，在实验台面板上绘制各个控制阀和传感器，以及形象的展示了与原车数量相同的控制单元的连接，并可通过相关诊断仪连接诊断接口获取系统的运行数据和波形。此控制面板既能形象直观的反映实际变速器的控制系统，又能使其便于教学和便于学生对电路故障的分析和理解。3.3.1实验台面板电路图的设计图3-3 控制面板电路图如图3-3，本实验台控制面板电路图所包含的主要元件有：A为蓄电池，B为起动机，F125为多功能开关，F189为Tiptronic开关，F319为换挡杆档位P锁止开关，G93为齿轮油温传感器，G182为变速器输入转速传感器，G195变速器输出转速传感器，J217为自动变速器控制单元，J519为车载电网控制单元，J527为转向柱电子装置控制单元，N88、N89为换档电磁阀，N90、N91、N92、N93、N282、N283为压力电磁阀，Y6为换挡杆位置显示屏。第一部分为大众速腾09G自动变速器电路图部分。在进行绘制之前，我对大众09G自动变速器的相关资料进行了查阅和收集，同时为了绘图的准确性和标准性，研习了大众车系电路图的画法，并以大众速腾原厂全车电路图作为制图参照。第二部分为试验台仪表及档位显示。学生可根据电子仪表的显示以及档位显示来判断变速器的工作状态。第三部分为大众速腾09G自动变速器油路走向图。09G自动变速器油路走向图是由09G自动变速器油路图与显示数码，在教学中可以使学生更直观地了解自动变速器内部的工作状态。第四部分为电路图元件表。标明了图中各元件的名称。3.3.2电路图的设计图3-4 电路图以大众车系电路图绘图方法，根据大众速腾自动变速器原厂电路图作为参照进行绘制，在绘制过程中对电路图（图3-4）的布局进行了设计，使其适应实验台面板的总体布局及实训教学的需要。在电路图中设置故障点12个，故障设置如表3-1所示。表3-1故障检查点分析表序号名称注解1T14/1J217 T52/41端子与T14/1之间线路断路故障2T14/2J217 T52/15端子与T14/2之间线路断路故障3T14/4J217 T52/6端子与T14/4之间线路断路故障4T14/6J217 T52/32端子与T14/6之间线路断路故障5T14/8J217 T52/18端子与T14/8之间线路断路故障6T14/10J217 T52/44端子与T14/10之间线路断路故障7T14/12J217 T52/48端子与T14/12之间线路断路故障8T14/14J217 T52/17端子与T14/14之间线路断路故障9T8/2J217 T52/8端子与T8/2之间线路断路故障10T8/3J217 T52/51端子与T8/3之间线路断路故障11T8/5J217 T52/38端子与T8/5之间线路断路故障122F189 T2p/2端子与2之间线路断路故障3.3.3控制面板电源与电压表的选配30号线是与蓄电池电源相连接的常火线，为12V电压，给各个控制单元和控制面板指示灯供电。15号线是经点火开关控制的电源正极线，为12V电压，为小功率用电设备和各个控制单元提供电源。X号线为大功率用电设备和各个控制单元提供电源。31号线是与蓄电池负极和车体搭铁相连接的负极，为所有用电设备提供搭铁。为方便操作者观察实验台是否正常工作，故在控制面板的上方位置设有六块显示屏：档位显示模块、踏板位置传感器电压信号、节气门位置传感器电压信号、变速器油温信号、水温传感器信号、ATF油压表。3.4实验台的故障分析09G自动变速器控制单元J217设有一个故障存储器，如果一个传感器或执行器损坏了或者其电路断路或短路，故障存储器则会记录相应的故障码。然而J217具有征兆识别的监控功能,只是一次出现某个故障并不会使得故障存储器内记录下故障,一个故障必须经过多次确认才会被记录下。当变速器出现故障时，J217将会通过执行应急运行程序来防止因个别故障而造成更大的变速器损伤，并保证车辆仍能开动，而档位显示屏上则会显示故障。应急状态一般有两种：一是替代程序，当系统中的某个传感器出现故障时，J217将会试着从所接收的其它传感器信息中产生一个替代信号。若能找到一个替代信号，就能尽可能地保持变速器的各种动能。二是机械应急运行（液压应急运行），当电磁阀或压力调节电磁阀出现故障时，便执行机械应急运行模式。通过控制选档滑阀和液压阀的位置来实现动力接合，整个过程完全由液压方式控制。然而机械应急运行又分为J217仍能工作和J217无法工作(即完全失效)两种情况，在机械应急运行状态下，J217仍能工作时，则仍能实现换档锁功能、诊断功能和CAN-总线通讯。若没有找到替代信号或不能保证其工作的可靠性，变速器就直接执行机械应急运行模式。故障不同，替代程序对车辆行驶性能的影响也大不相同，例如变速器的换档功能和强制降档功能可能受到限制或以恒定的规定值来执行功能而导致换档冲击等影响。3.4.1传感器和开关故障分析一、变速器多功能档位开关F125图3-5 变速器多功能档位开关F125如图3-5，换挡杆拉线把多功能档位开关连接到变速杆上。多功能档位开关把变速杆的机械运动转换为电信号，并把这些信号传送到变速器控制模块J217，多功能档位开关是有6个滑动触点的机械组合开关，其中有4个开关用于变速杆的滑动触点位置，1个开关用于P为或N位，可以控制起动，1个开关用于倒档时的倒车灯开关F41。（1）信号作用 变速器控制模块动态换挡程序确认多功能档位开关的位置，控制以下功能：1.防启动锁；2.倒车灯；3.变速杆锁止P/N位。变速器控制模块J217在控制器局域网CAN总线上存储目前变速杆的位置，以便其他控制模块使用。（2）信号故障的影响 只要能够判断前进挡和倒档之间的差别，就不会影响换挡程序。如果到当信号发生错误，则变速器进入紧急运行模式。注意，如果发生以下情况，必须调节多功能开关：1.更换多功能开关；2.安装新变速器；3.仪表板上的档位指示灯显示不正确。二、油压开关G193和G194油压开关G193和G194是两个横膈膜压力开关，变速器油压升高到300kpa时，开关接地，这两个开关信号是用来监控电液控制的，它们利用返回关于开关起动的信息或K1和B2电流结合情况给变速器控制模块J217，电液故障因此能够诊断地更准确。G193能够对离合器K1的开始工作做出反应，G194能够对制动器B2的激活动作做出反应，这说明G194只是Tiptronic模式下1档的开关，倒档靠改变滑阀实现（机械/液力传动），在倒档时G194不关闭。三、变速器输入转速传感器G182图3-6 输入转速传感器G182变速器输入转速传感器G182监测位于多片式离合器K2外行星架处的变速器输入转速，该传感器及其安装位置，如图3-6，它根据电磁原理工作。（1）信号作用 对于下列功能，变速器控制模块J217需要精确的变速器输入转速：1.换挡的控制、调校和监测；2.液力变矩器锁止离合器的调节和监测；3.诊断换挡元件，检查发动机转速和变速器输出转速的可信度。（2）信号故障的影响 液力变矩器锁止离合器无滑转地接合。用发动机转速来替换变速器输入转速。四、变速器输出转速传感器G195图3-7 输出轴转速传感器G195变速器输出转速传感器G195探测驻车锁止轮处的变速器输出转速。它也是根据电磁原理工作的。驻车锁止轮与中间轴的从动轮一体。G182监测涡轮转速、G195监测输出轴转速，两转速传感器将监测到的转速信号传给发动机控制模块和变速器控制模块，使换挡更加平顺。根据变速器的编程传动比，变速器控制模块J217计算出实际变速器的输出转速。变速器输出转速传感器及其安装位置，如图3-7。（1）信号作用 对电控自动变速器而言，变速器输出转速是最重要的信号之一。下列功能需要这个参数：1.选择换挡点；2.驾驶工况评估等动态换挡程序功能；3诊断换挡元件，检查发动机转速和变速器输出转速的可信度。（2）信号故障的影响 信号出现故障时将使用ABS控制模块J104的转速信号代替变速器输出转速信号。五、变速器油温传感器图3-8 油温传感器G93如图3-8，变速器油温传感器G93位于阀体内，浸没在变速器油中。它用来测量变速器油温，并把油温测量值传送到变速器控制模块J217，变速器油温传感器G93由一块安装板固定，它是线束的组成部分，作为一个热敏电阻工作。（1）信号作用 下列功能需要变速器油温：1）适应系统换挡压力和换挡过程中建立压力和释放压力。2）激活或解除暖机程序和液力变矩器锁止离合器等的温度依赖功能。3）在热车模式，变速器油温高时，激活变速器的保护功能。 4）变速器油温度达到150C时，液力变矩器旁通路开启更加频繁。如果这样还不能使变速器油温度降低，系统将在170C开始降低发动机的输出转矩。信号数值超出范围出现换挡冲击。（2）信号故障的影响1）从发动机温度和运转时间产生一个代替值。2）液力变矩器锁止离合器没有调节工作，只能打开或闭合。3）没有适当的换挡压力，这通常会导致难以换挡。（3）负温度系数热敏电阻特性曲线 温度升高时，传感器阻力减少。（4）变速器保护措施 为了防止变速器过热，超出定义的变速器油温范围时，约127C：利用动态换挡程序功能，换挡特性曲线在更高转速下换挡。液力变矩器锁止离合器较早闭合，不再调整。约150C：发动机输出转矩减少。六、Tiptronic开关F189图3-9 Tiptronic开关F189如图3-9，Tiptronic开关位于变速杆的电路板上，变速杆在Tiptronic模式有两个位置：1.Tip+位置；2.Tip-位置。凸轮轴位置传感器可以识别出上述两个位置。信号传送到变速器控制模块J217的一根模拟线上。（1）信号作用 根据驾驶人的操作，基于Tiptronic开关的信号，变速器控制模块J217控制升档或降档。（2）信号故障的影响 如果开关故障或电线有缺陷，则Tiptronic手动控制模式不能再用。七、节气门位置传感器和加速踏板位置传感器图3-10 节气门位置传感器和加速踏板位置传感器如图3-10，节气门位置传感器G79和加速踏板位置传感器G185都位于踏板总成的加速踏板模块内。强制降档信息：单个开关不使用强制降挡信息。在加速踏板的压缩缓冲件上，有一个功率元件产生一个机械压力点，告知驾驶人正处于强制降挡的阶段，如果驾驶人使用强制降档，通过强制降档开关会发出一个超出节气门位置传感器G79和加速踏板位置传感器G185全开位置的电压值给发动机控制模块，使发动机控制模块控制强制降档。Motronic发动机控制模块J220收到这个电压之后，认为是强制降挡，将通过动力系统CAN总线给变速器控制模块J217传递信息。注意：只能用诊断测试仪测试强制降挡点，出于安全考虑，使用了节气门位置传感器和加速踏板位置传感器。3.4.2执行器故障分析图3-11 电磁阀的位置如图3-11， 由于对档位监控具有征兆识别功能，在换档时，若出现偶发故障，应能防止转入应急运行程序运行。在故障存储器记录下该故障和转入应急运行程序前，可通过反复的换档操作来判断是否是偶发故障。例如，在换档时，由于液压控制单元脏污而导致换档过程的不正常现象，这时变速器并不会立即进入应急运行程序，而是根据具体的工作情况，跳过目标档或保持当前档位不变，各项功能尽量保持正常，并且尽量使驾驶员察觉不到征兆识别过程。在电控自动变速器中，电磁阀作为电液换档元件使用，开关式电磁阀与作为调节阀或计量阀的电子压力控制阀是有区别的。一、电磁阀N88 电磁阀N88作为一个开关式电磁阀工作，打开或关闭自由变速器油通道。电磁阀N88在4档到6档打开，同时这个电磁阀改进了5档到6档的换挡质量，如果没有电流，电磁阀N88关闭。注意：如果电磁阀N88的信号或执行器发生故障，就不能从4档到6档。二、电磁阀N89 电磁阀N89 作为一个开关式电磁阀工作，打开或关闭自由变速器油通道。电磁阀N89打开时，液力变矩器锁止离合器的变速器油压升高。如果同时打开电磁阀N88和电磁阀N89，制动器B2闭合，在Tiptronic模式下的1档，激活发动机制动。没有电流时，电磁阀N89关闭。注意：如果电磁阀N89信号失灵时，不能再给液力变矩器锁止离合器施加最大ATF油压，无发动机制动。三、电磁阀N90 电磁阀N90调节到多片式离合器K3的工作油压。没有电流时，电磁阀N90关闭，在这个换挡工况，作用在离合器的是最大的工作油压。 注意：如果电磁阀N90有故障或损坏，则可能导致3、5和R档的生硬。四、电磁阀N91电磁阀N91调节到液力变矩器锁止离合器的工作油压，如果电磁阀N91没有电流，液力变矩器锁止离合器断开。注意：如果电磁阀N91发生故障，则液力变矩器锁止离合器不能接合。五、电磁阀N92 电磁阀N92调节到多片离合器K1的工作油压。没有电流时，电磁阀N92关闭，在这个换挡工况，离合器建立的是最大的工作油压。注意：如果电磁阀N92有故障或损坏，则1-4档的换挡会困难。六、电磁阀N93 电磁阀N93根据发动机扭矩调节变