自动变速器控制单元测试系统的设计

天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 Tianjin University of Technology and Education 毕毕 业业 设设 计计 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 自动变速器控制单元测试系统的设计自动变速器控制单元测试系统的设计 The Design of Automatic transmission control unit for test system 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 摘摘 要要 该系统以奥迪A601V自动变速器丰田A341E自动变速器通用4T80E自动变速器 为基础，在不影响电控发动机及自动变速器各种性能的前提下，对电控系统进行改 造，最终设计了一套可综合进行三种不同车系的自动变速器实验、教学、科研及实 际故障检测的平台。对汽车维修行业的从业人员或汽车相关专业的学生来说，是十 分有益的，也是十分必要的。教师在利用实验台进行授课时，学生更容易理解，记 忆也更深刻，学习效率将大幅高。 设计说明书对自动变速器的结构组成进行了讲解，对其工作原理进行了深入的 分析，最主要的是对实验台的设计过程进行了全面的总结和详细的说明。实验台的 总体设计工作包括实验台台架结构的设计、实验台面板的设计、实验台面板控制图 的设计、故障点和故障现象模拟的设计。 关键词关键词：自动变速器整合实验台；实验教学系统；设计与制作 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 ABSTRACT The system based on Audi A6 01V Automatic Transmission， A341E Toyota Automatic Transmission ，4T-80E general-purpose automatic transmission ,Without prejudice to the engine and electronically controlled automatic transmission under the premise of a variety of performance, the transformation of electronic control systems, and ultimately designed a set of integrated systems of three different cars automatic transmission experiments, teaching, scientific research and practical platform for fault detection of the vehicle maintenance industry professionals or students car-related is very beneficial, but also very necessary. Teachers in the use of test-bed for the medium of instruction, students more easily understand and remember more profound, learning efficiency will be significantly high. Design specification of the structure of the automatic transmission on the composition of its working principle of an in-depth analysis, the most important test-bed for the design process of concluding a comprehensive and detailed explanation. Experimental work includes the design bench test structure design, the design of test panels, test-bed panel control chart design, fault and fault simulation of the design phenomenon. Key Words：Automatic transmission integration test-bed；Experimental teaching system design and production 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 1 目 录 1 1 引言引言.1 1 1.1 设计的目的与意义.2 1.2 设计与制作的主要工作.2 2 2 自动变速器电控系统的结构组成和工作原理分析自动变速器电控系统的结构组成和工作原理分析 .3 3 2.1 自动变速器电控系统的结构组成.3 2.1.1 自动变速器传感器的种类.3 2.1.2 自动变速器 ECU.3 2.1.3 自动变速器执行元件及控制开关.3 2.2 自动变速器电控系统工作原理.4 3 3 实验台总体设计方案实验台总体设计方案 .7 7 3.1 实验台的功用和设计思路.7 3.1.1 实验台的功用.7 3.1.2 实验台设计思路.7 3.2 元件的故障设计.8 3.2.1 故障点的设计.8 3.2.2 元件的模拟信号设置和断路短路等现象分析.11 3.3 自动变速器故障的自诊断与故障代码.13 3.3.1 自动变速器故障的自诊断.13 3.3.2 故障代码.14 4 4 电路图的设计电路图的设计 .2121 5 5 接线图的设计接线图的设计 .2323 5.1 换档电磁阀接线图设计.23 5.2 故障开关及测点的设计.24 5.3 节气门及油温冷却液温度传感器的采集和接线图的设计.24 5.4 转速采集及显示电路设计.26 6 6 实验台的台架设计实验台的台架设计 .2727 6.1 实验台控制面板设计.27 6.2 实验台台架设计.28 6.3 电动机的设计.28 6.3.1 模拟转速传感器和自动变速器输入轴转速传感器电机的选择.28 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 2 6.3.2 车速传感器电机的选择.29 总总 结结.3030 参考文献参考文献.3131 附录附录.3232 致致 谢谢.4646 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 3 1 引言 现代化的汽车产品是机械与电子紧密结合的产物。近十多年来，随着电子信息 技术的迅猛发展和人们对汽车的动力性、舒适性、经济性及环保等方面要求的不断 提高，电子技术被越来越多地引入到汽车装置上，使汽车越来越智能化。所谓“智 能化”，就是将先进的电子信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、自动控 制技术、计算机处理技术等有效地整合，集成运用于汽车装置，实现大范围、全方 位发挥作用的实时、准确、安全、高效、环保的综合运行系统。在电池动力和代用 燃料动力汽车技术还不十分完善的今天，以燃烧汽油为动力的汽车依然是当今汽车 工业的主导产品。随着汽车工业的发展，全球汽车产量逐年增长，石油需求量也飞 速增长，而石油又是不可再生的资源，这就导致了汽油价格的飙升，从而使节油汽 车日益受到广大普通用户的关注。因此，运用高科技手段微电子控制(简称电控)技 术，使每一滴油都能充分有效地燃烧干净，便成为世界各大汽车公司竞相追求的目 标。同时，随着环境保护愈来愈受到人们的关注，汽车在尾气排放方面的要求也越 来越严格，这也推动了汽车发动机电控技术的发展。与此同时，汽车电控化、电子 化和智能化也带来许多问题，使得汽车的故障变得越来越复杂，除了以前相对简单 的机械故障外，还包括了更为复杂的电控系统故障，这就要求与之相适应的更为先 进的故障诊断技术，以前简单的诊断技术,己经不能满足当今逐渐电控化的汽车的需 要123。 1.1 设计的目的与意义 自动变速器的复杂程度在当今轿车上是最高的。自动变速器的飞速发展及其普 遍应用已成为当今轿车发展的一个方向。目前自动变速器上采用的电子控制系统， 许多采用的是模糊控制理论，使变速器在经济模式和动力模式之间存在滑动换档曲 线，在不同的道路条件下，自动变速器的换档更加随意、更加柔顺。这样，自动变 速器的结构及其工作原理变得越来越复杂，这给维修人员增添了许多技术难题，也 给汽车专业的学生在学习和实验时带来许多不便。 电控技术作为新兴的技术，特别是在国内，应用时间较短。人们对发动机、变 速器电控技术的原理、工作特性以及实际中会产生的问题还没有深刻的理解；其次， 由于发动机、变速器引入了电子控制技术，它们的故障日趋复杂化，因此以前人工 故障诊断法已经无法满足维修的要求。当前，制约我国汽车维修行业发展的主要因 素是人才和技术的缺乏。许多从事汽车维修多年的技工，检测或诊断机械故障得心 应手，但对于电控发动机故障，则感到力不从心，不知从何下手，这是因为许多维 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 4 修工依然是凭“经验维修”，而不是“数据维修”；诊断汽车电控故障依然靠“换 件诊断”，而不是“技术诊断”。这样造成的错诊误断、错换部件等现象层出不穷， 维修费用也居高不下。与此同时，我国与汽车有关的各类院校教学内容、教学手段 和教学模式陈旧，大部分高等院校对电控发动机知识的讲解还只是停留在书本知识 的传授上。虽然学生的理论知识比较丰富，但是由于很少有实践机会，学生对老师 讲解的电控发动机、自动变速器知识认识不深刻，记忆不牢固，对故障的了解只是 停留在老师介绍的个别情况上，至于这些故障产生的原因以及其他发动机的情况还 不能融会贯通。为此，基于上面的分析，为促进我国汽车检测与诊断技术的发展和 丰富国内汽车专业的教学、科研设备，确定了本课题的研究内容，即在我校现有设 备的基础上，通过改进和重新设计，开发变速器测控实验教学系统。其主要的思路 是通过对汽自动变速器的结构和原理分析并可以设置电控动机及变速器主要传感器、 执行器、控制线路以及电控单元等信号的常见故障；另外，它还可以模拟自动变速 器的主控信号，使实验及教学能互动进行。该系统可以为使用者提供非常方便的检 测接口、直观的电路显示以及非常丰富的检测内容。相关企业的技术人员以及相关 专业的大专院校学生通过在试验平台上的反复模拟试验，可以加强对电控发动机及 自动变速器的结构、控制原理以及故障诊断原理的认识，提高使用和维修水平。因 此发动机及变速器测控实验教学系统的开发有着较大的实用价值和应用前景，它可 广泛应用于各大专院校、科研院所及汽车维修企业单位，因此也具有广阔的市场前 景456。 1.2 设计与制作的主要工作 1）确定基本组成结构及个装置的的选型和布置方案，其中包括传感器的选择及布置。 2）设计结构原理图：自动变速器电控系统的试验台工作原理及其性能匹配，包括驱 动设备变频调速原理，传感器的模拟与输出原理。 3）线路设计。 4）熟路与输出的产生方法。 5）通过一些实验，确定故障的测试方法。 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 5 2 自动变速器电控系统的结构组成和工作原理分析 2.1 自动变速器电控系统的结构组成 2.1.1自动变速器传感器的种类 1节气门位置传感器 功用：是将发动机的负荷（对应于节气门的开度）转换 为电信号输入 ECU，作为确定变速器换档时机和变矩器锁止时机的主要信号之一， 一般采用线型输出型节气门传感器，带有怠速开关，多与发动机节气门位置传感器 功用7。 2.机油温度传感器：检测自动变速器液压油的温度。以作为 ECU 控制进行换档 控制，油压控制和锁止离合器控制的控制信号。 3.发动机转速传感器: : 自动变速器控制 ECU 利用发动机转速信号与变速器输入 轴转速信号进行比较以判断锁止离合器的打滑状态，从而调整适合的变矩器锁止离 合器控制电磁阀的调制脉冲，传递方式可分为专线和数据总线两种，型式有电磁式 和霍尔式。 4.自动变速器输入轴转速传感器：结构和车速传感器相同；向 ECU 输入行星齿 轮变速器输入轴的转速信号，更精确的控制换档过程，还有就是把信号和来自发动 机控制系统的发动机信号进行比较计算出变矩器的传动比，使油路压力的控制优化。 改善换档品质。 5.车速传感器：产生频率与车速成正比的信号电压，并输入 ECU 作为确定变速 器换档时机和变速器锁止主要信号之一。对于装有自动定速巡航装置的车辆，它还 用于速度调节。 6.冷却液温度传感器：当发动机温度较低时，ECU 可以防止液力变矩器进入锁 止状态，保证汽车正常操控性能。低温信号会延迟升档时间。若温度过高，ECU 将 提前进入锁止液力变矩器。 2.1.2.1.2 自动变速器 ECU 它是汽车电子控制装置的中枢电路元件，主要具有译码指令和进行数据处理能 力的中央处理器 CPU，用于存储程序和数据处理器，以及具有与外部传感器控制 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 6 开关和执行器进行数据交换的输入和输出接口组成8。 2.1.3 自动变速器执行元件及控制开关 1电磁阀：1）功用根据变速器 ECU 的指令接通切断或部分接通部分切断 液压回路，以实现一自动变速器的换档变矩器锁止主油压调节发动机制动等 项目内容的控制; ;2）可分为换档电磁阀锁止电磁阀油压控制电磁阀等，工作方 式有开关式电磁阀和脉宽调制式电磁阀。 2.模式先择开关：用于选择变速器的控制模式，即选择自动变速器的换档规律， 一满足不同的行使要求。 3.多功能开关：用于向自动变速器控制单元传递操纵手柄的位置信息，进行以 下控制： 1）将操纵手柄的机械位置（PRND32）传递给自动变速器控制单元。 2）通过继电器 J207 控制发动机在非 PN 挡位置不能启动。 3）当操纵手柄在 D54 是向巡航控制系统提供电压。 4）倒车时接通倒车灯。 4超速档开关：用来控制自动变速器超速档，只有在超速档开关打开后，自动 变速器随车速升高而升档，直到升入最高档。 5制动灯开关：用以判断制动踏板是否踩下，如果被踩下，制动灯电路接通， 同时将信号输给 ECU 以解除锁止离合器接合，防止突然制动时发动机熄火。 6强制降挡开关：检测加速踏板是否超过节气门全开的位置，当加速踏板超过 节气门全开的位置时，强制降挡开关接通，并向电子控制装置 ECU 输送信号。这时 ECU 按设定的换档程序控制换档，并使变速器自动下降一个档位，以提高汽车的加 速性。 7Tiptronic 开关（手动换档开关）：用于电子控制装置根据根据被接触的触 点。测得操纵手柄的的位置，从而按照不同的程序控制自动变速器的工作。 8.选档指示器：用于显示档位所处的位置。 2.2 自动变速器电控系统工作原理 电子控制系统的作用是控制换档工作点和锁止离合器的工作情况。其组成包括 传感器、计算机 ECU 和执行器三个部分。传感器（如图 2-1）由节气门位置传感器、 车速传感器、水温传感器和变速器工作型式选择开关、空档起动开关、制动灯开关、 O/D 主控开关等组成.它们将探测到的信息以电信号的形式送给 ECU、ECU 则根据这 些信号来确定换档时刻和锁止时刻. 执行器包括三个电磁阀。电磁阀有 ECU 控制， 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 7 并改变液压阀的油压910。 电子控制系统的控制原理如下： 1.换档时机控制：在ECU内存储着变速杆的各个位置（D、2和L）和变速器型即 （NORMAL即标准型, 或POWER即动力型）最优换档模式。以此为基准, 再考虑车速传 感器发来的车速信号和节气门传感器发来的节气门开度信号。ECU 便在适当的时刻 打开或关闭1号和2号电磁阀, 从而操纵各个换档阀, 接通或关断通往各换档离合器 和制动器的油路，实现变速器的加、减档。 图 2-1 自动变速器电子控制系统原理 2.超速档控制：如果O/D主控开关打开, 变速杆又在“D ” 位时, 就有可能以超 速档行驶。然而在下列两种情况下, 电子控制系统将阻止挂入超速档: （1） 在使用巡驶控制系统行驶时, 如界实际车速降低到低于设定车速约而汽 车仍在超速档运行时, 巡驶控制系统计算机便将信号送给发动机和电子 控制变速器, 从而脱开超速档, 并在实际车速达到存贮器内设定的车速 之前阻止变速器换回到超速档上。 （2） 水温低于60 , 电控系统也将阻止变速器挂人超速档。 3.锁止控制：ECU的存储器内存有锁止离合器工作模式。以此模式为基准, 根据 车速信号和节气门开度信号, ECU接通或关闭锁止电磁阀, 从而通过锁止继电器阀进 行油路转换, 使锁止离合器啮合或脱开。为了避免发动机熄火, 在制动时制动开关 接通和节气门全关时,ECU就关闭锁止电磁阀, 使锁止离合器强制分离。为了改善综 合运行性能和加速变速器升温, 在冷却水温低于60时,ECU也关闭锁止电磁阀, 使 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 8 锁止离合器分离。此外, 为减轻换档冲击, 在加、减档过程中, ECU将暂时脱开锁止 离合器11。 4.自动模式选择控制：在有模式选择的电控自动变速器上，驾驶员可以通过该开 关改变自动变速器的控制模式，可选择经济模式，动力模式和普通模式。在不同的 模式下，自动变速器的换档规律有所不同，以便满足不同的行使要求。例如，经济 模式是一获得最小的燃油消耗为目的进行换档控制，因此换档车速相对较低，动力 性指标下降；动力模式则是以满足最大动力性为目的的换档控制，经济性放在次要 的位置。因此换档车速相对较高，又油耗也稍微增加。电子控制装置在进行自动模 式选择控制时，主要考虑自动变速器操纵手柄的位置及加速踏板被踩下的速度，以 判断驾驶员的操作目的，自动选择控制模式： 1）当自动变速器操纵手柄位于前进低档时，电子控制只选择动力模式。 2）在前进档D位，当加速踏板被踩下较低时，电子控制选择经济模式，当加速 踏板被踩下的速度超过控制程序所设定的值时，电子控制有经济模式转化为 动力模式。 3）在前进档D位，电子控制装置选择动力模式时一旦节气门开度低于18时换 档规律有动力模式转化为经济模式 5.换档品质控制：改善换档质量，提高汽车的乘坐舒适性。目前常见的改善换档 品质的特殊功能控制功能有以下几种： 1）换档油压控制：在升档或降挡的瞬间，电子控制装置通过油路压力调节适当 降低主油路压力阀以降低主油路压力，以减小换档的冲击，以改善换档品质 的目的 2)减矩控制：在换档的瞬间，通过延迟发动机的点火时间或减少喷油量，暂时 减小发动机的输出扭矩，以减小换档冲击和汽车加速出现的波动3）N-D换档 控制 6.使用输入轴转速传感器的控制：点子控制装置通过这一个传感器可以检测自动 变速器的输入轴转速传感器的转速，并以此计算出变矩器的传动比以及自动变速器 稍微传动比。从而使点子控制装置更精确的控制自动变速器的工作。特别是点子控 制装置在进行换档油压控制。减矩控制和锁止控制时用这一参数进行计算，可使它 们更精确，从而获得最佳的换档时机和乘坐舒适性。 7.巡航控制：能自动控制车速，使汽车接受选定的车速稳定行使，无需驾驶员反 复调节节气门开度。 8.故障自诊断：在点子控制装置中设有专门的故障自诊断电路，它在汽车行使过 程中，不停的观察自动变速器的电子控制系统中所有传感器和执行器的工作情况。 通常一旦发现某个传感器或执行器的故障或者工作不正常时仪表板上的自动变速器 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 9 故障指示灯的闪亮以提醒驾驶员立即将汽车送至修理厂维修。同时将检测到的故障 一故障码的形式存储在点子控制装置的存储器内，只要不拆除汽车需点此，故障码 就会一直保存在点至控制装置中。 3 实验台总体设计方案 3.1 实验台的功用和设计思路 3.1.1 实验台的功用 本实验台的目的是为教学提供形象，直观的用于自动变速器控制单元原理的展 示的教学工具。也是为实验提供丰富内容的工具，可以大大减轻检测操作人员的劳 动强度，改善操作环境，提高教学实验工作的工作效率和测试精度。 实验台最大程度的接近实际故障，可以通过故障开关进行控制。不但可以在有 故障、无故障两种状态之间进行切换，而且可以通过部分模拟代替的装置手动调节 传感器的信号反馈，也可以设置部分搭铁短路等故障测得 ECU 的工作情况。通过 对传感器输入电压值的模拟可以使传感器工作在不同的电压下，配合工作指示灯观 察电控系统执行元件和传感器的工作状况。在实训教学的过程中，教师可通过实验 台对自动变速器控制单元结构组成及工作原理进行讲解。同时可进行故障设置，使 学生了解故障现象并可利用电脑故障诊断仪和万用表进行故障诊断与排除的训练。 3.1.2 实验台设计思路 于是在设计自动变速器控制单元测试系统实验台时，考虑到功能实用和经济两 方面。为了能够充分的体现出本实验台能让学习者快速掌握自动变速器控制单元原 理，所以实验台采用的大多数传感器为简单的模拟信号，而不在是靠复杂的实际物 件采集。为此学生能容易的看到其工作状况。 以此为设计的出发点，本设计的总体设计方案定为： (1) 确定以奥迪 A6、自动变速器 A341E、通用 4T80-E 为基础，设计出综合三种 自动变速控制单元的测试试验台。 (2) 确定实验台的整体结构及整体设计方案：电路图、接线图、台架及框架图， 及故障点故障代码的设计。 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 10 (3) 实验电路图的设计：选用在三种自动变速器中复杂点的电子控制电路为基 础模板，在其电路图基础上在添加其他两种自动变速器与其不同的部分。 (4) 接线图的设计：接线图电路、故障开关的设计、各种传感器及控制部件的 采集和接线设计等 (5) 故障点和检测点根据发动机传感器与 ECU 之间的连线位置确定。 (6) 实验台架的设计。设计实验台架的整体结构图，根据自动变速器电子控制 单元的传感器的尺寸及安装时布置位置等确定支撑台架的大小。根据支撑台架确定 面板的宽，隐蔽式故障点设置在面板侧面，并有罩盖。 3.2 元件的故障设计 3.2.1 故障点的设计 图 3-1 故障开关 自动变速器电控系统物件放在实验台支撑架内，将传感器上的线经过故障开关 接上，再对照检测在 ECU 端子进行端子匹配，测量出所需要的线的长度连接。故障 点的制作根据设计完成的隐蔽故障点图挖去隐蔽故障开关板的故障开关的位置。可 以使用与开关相同尺寸的套子进行冲压，可自行完成。把所有的开关安装隐蔽故障 开关板上，进入到开关线路焊接阶段。将仪表检测点等装入前面板上，再连接后部 控制。将稳压电源接入到仪表中，各部分线路连接完整。 本实验台共设置了 35 个故障点，选用旋转式控制开关（如图 3-1） ，大多数为 关断模式，顺时针转向为 ONOFF，其中部分开关有三种模式，即设有三种故障 现象如机油温度传感器水温传感器节气门位置传感器等设置为短路断路正 极接地（顺时针变化顺序） 。所设开关其对应故障如下（表 3-1）1415。 表 3-1 自动变速器部分故障设置列表 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 11 序号名称注解 K130 号供给线蓄电池正极与 ECU26 之间的断路故障 K2发动机冷却液温度传 感器 G62 发动机冷却液温度传感器 G62 端子 1 与 ECU3839 端子之间 的断路，接地或正级短路故障 K3发动机冷却液温度传 感器 G62 发动机冷却液温度传感器 G62 端子 2 与 ECU3839 端子之间 的断路故障 K4机油温度传感器 G93机油温度传感器 G931 端子 1 与 ECU 端子之间 E21-22 的断路 故障 K5机油温度传感器 G93机油温度传感器 G93 端子 2 与 ECU 端子之间 E21-22 的断路 故障 K6电磁阀 ECU 供电线所有电磁阀与 ECU 端子 E52 之间的断路故障 K7电磁阀 ECU 供电线所有电磁阀与 ECU 端子 E53 之间的断路故障 K8电磁阀 N88电磁阀 N88 端子 2 与 ECU 端子 E5230 之间的断路故障 K9电磁阀 N89电磁阀 N89 端子 2 与 ECU 端子 E52-33 之间的断路故障 K10电磁阀 N90电磁阀 N89 端子 2 与 ECU 端子 E52-32 之间的断路故障 K11电磁阀 N215电磁阀 N215 端子 2 与 ECU 端子 E53-5 之间的断路故障 K12电磁阀 N216电磁阀 N216 端子 2 与 ECU 端子 E53-1 之间的断路故障 K13电磁阀 N217电磁阀 N217 端子 2 与 ECU 端子 E53-29 之间的断路故障 K14电磁阀 N218电磁阀 N218 端子 2 与 ECU 端子 E53-4 之间的断路故障 K15变速器输入传感器 G182 变速器输入传感器 G182 端子 1 与 ECU 端子 E1644 之间的 断路故障 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 12 K16变速器输入传感器 G182 变速器输入传感器 G182 端子 2 与 ECU 端子 E1644 之间的 断路故障 K17车速传感器 G22车速传感器端子 1 与 ECU 端子 E1442 之间的断路故障 K18车速传感器 G22车速传感器端子 2 与 ECU 端子 E1442 之间的断路故障 K19转速传感器 G28转速传感器 G28 端子 1 与 ECU 端子 E724 之间的断路故障 K20转速传感器 G28转速传感器 G28 端子 2 与 ECU 端子 E724 之间的断路故障 K21节气门位置传感器 VTA 节气门位置传感器端子 3 与 ECU 端子 E49 之间的断路故障 K22节气门位置传感器 VC节气门位置传感器端子 1 与 ECU 端子 E50 之间的断路故障 K23多功能开关 F125多功能开关 F125 端子 L3 与 ECU 端子 E37 之间的断路故障 K24多功能开关 F125多功能开关 F125 端子 L1 与 ECU 端子 E36 之间的断路故障 K25多功能开关 F125多功能开关 F125 端子 L2 与 ECU 端子 E8 之间的断路故障 K26多功能开关 F125 多功能开关 F125 端子 L4 与 ECU 端子 E9 之间的断路故障 K27Tiptronic 手动换档 开关 Tiptronic 手动换档开关端子 3 与 ECU 端子 E13 之间的断路 故障 K28Tiptronic 手动换档 开关 Tiptronic 手动换档开关端子 4 与 ECU 端子 E46 之间的断路 故障 K29Tiptronic 手动换档 开关 Tiptronic 手动换档开关 5 与 ECU 端子 E47 之间的断路故障 K30变速杆锁止电磁铁 N110 变速杆锁止电磁铁 N110 之间的断路故障 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 13 K31Tiptronic 手动换档 开关 Tiptronic 手动换档 开关搭铁先故障 K32点火开关 15 号线短路 K33起动锁止继电器起动锁止继电器与多功能开关 F125 接口断路 K34S123 保险丝 S123 故障 K35供电电压（15 号线） 供电电压（15 号线）断路 3.2.2 元件的模拟信号设置和断路短路等现象分析 （1）节气门位置传感器的模拟和故障设置分析 原理和作用：该型节气门位置传感器的原理图（图 3-2）所示，它的两个触头与 节气门轴联动，一个触点可在滑动变阻器上滑动，利用电阻的变化将节气门位置信 号转化为电压值 U（VTA）.这个电压呈线型变化，故称为线型输出型节气门位置传 感器。根据这个电压值，ECU 可感知节气门的开度，将节气门开度转换为两种不同 特性的电信号，一是传输至发动机 ECU。可实现最佳节气门控制，以便在节气门不 同开度状态时控制喷油量。而是将节气门打开的角度转换成电压信号送到自动变速 器 ECU。作为确定变速器换档时机和变矩器锁止时机的主要信号之一。 故障设置分析：当 VTA 端处于断路工况时，ECU 收到高于 4.8V 电压，利用滑动 变阻器模拟。可通过旋转旋钮调节电阻大小从而调节输入 ECU 的电压，使电压在 0.1V 至 5V 之间变化。当电压调制小于 0.2V 时，则为短路故障。不管是断路还是短 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 14 图 3-2 节气门位置传感器原理图及模拟故障图 路，输入 ECU 的电压都超出正常范围，ECU 都会认为节气门发生故障。 反馈电压比实际位置电压高时，自动变速器会出现升档延迟升档困难不能 升入高速档换档 冲击的故障。当反馈电压比实际位置电压低时换档点提前汽车 行驶动力不足。电压突变时会造成自动变速器频繁换档故障1718。 （2）冷却液（机油）温度传感器的模拟和故障设置分析 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 15 图 3-3 冷却液（机油）温度传感器原理图和故障模拟 原理和作用：以热敏电阻（阻值范围为 0-1500）为检测元件的水温（机油）传 感器，采用的热敏电阻具有负温度系数，其特性是当水温低时电阻值大，水温高时 电阻值小，所以可以用于监测冷却液的温度并向 ECU 输出对应的电信号（如图 3-3） 。 ECU 根据 THW 信号便可判别出液力变矩器进入锁止状态。将冷却液温度传感器信 号用滑动变阻器模拟信号，在故障开关打在中间为正常模拟信号，在最右端为断路 故障，在最左端为短路状态。当故障开关设置为模拟时，可通过旋转模拟旋钮改变 冷却液温度传感器的电阻值相当于改变输入到 ECU 的电压，能实时地模拟冷却液传 感器在不同发动机温度状态下的电压，并可观察到发动机工况的变化，同时判别液 力变矩器是否该进入锁止状态。 故障设置分析：当故障开关为断路设置时，ECU 会认为水温停留在一固定，自动 变速器进入失效保护控制，当正常模拟时，低温信号（高电压）会延迟升档时间。 若温度过高（低电压） ，ECU 将提前进入锁止液力变矩器。 （3）发动机转速传感器自动变速器输入轴转速传感器及车速传感器的模拟和故障 设置分析 原理和作用(如图 3-4)：霍尔式传感器为耦合线圈型，由一个信号板和耦合线圈 组成。发动机转速传感器自动变速器输入轴转速传感器将检测到的信号输入 ECU，通过两者的比较分析，作为判断变矩器是否该进入锁止状态。车速用于自 动变速器 ECU 判断换挡时机 故障设置分析：实验用电机驱动代替发动机驱动，发动机转速和自动变速器输 入轴转速传感器通过一个电机带动（转速传感器略低，单独选用一个电机） ，调节电 机的转速，从而通过采集电机上转轴带动的 2 个齿轮盘分别测出这两个不同的转速 信号（对于三个自动变速器，选用的齿轮数可以做相应的选择，如齿数为 4345260 等） ，给自动变速器 ECU 提供转速信号。但传感器本体采用的是实 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 16 物部件， 图 3-4 转速传感器的原理图 所以在设置故障时，对传感器的接线进行断路短路等相应设置，当 ECU 采集到两 者转速不一样时，判断出变矩器处于分离状态，两者转速相同时，则认为变矩器处 于锁止状态。 （4）电磁阀的模拟和故障设置分析 原理和作用：开关型电磁阀用来开启和关闭电控自动变速器油路，换档电磁阀 多用这种型式。一般有接通和断开两种状态，所以为了能够显示出电磁阀的工作状 态，通过并联二极管显示其工作情况。另外，脉冲宽度调制电磁阀控制油路中油压 大小和锁止离合器的结合，通常安装在主油路或蓄压器背压油路中，有 ECU 控制， 在电控自动变速器自动升档及降档的瞬间或者锁止离合器结合及分离动作开始时 使油压下降，以减少换档和锁止离合器结合与分离时的冲击力，所以它的工作电信 号是一个频率固定的脉冲电信号，而不是恒定的电压信号。但是也可以用二极管的 闪烁来体现电磁阀的脉冲宽度。 故障设置分析：换档电磁阀指示灯亮时，表示工作良好；不亮时，表示不在工 作状态，或者断路。锁止电磁阀指示灯闪烁频率显示其工作状况。 3.3自动变速器故障的自诊断与故障代码 3.3.1 自动变速器故障的自诊断 （1）进行故障自诊断的条件： 点火开关打开，发动机怠速运转，换档杆放在“P”档上； 汽车供电电压正常； 保险丝完好； 电脑 ECU 接地连接点接触良好； 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 17 （2）用故障阅读仪进行检测 关闭点火开关，将诊断仪连接到故障诊断连接器上，将点火开关和故障测试 仪转到 ON 位置，按故障测试仪上的提示进行操作，即可读取故障码。 用自动变速器警告灯（CHK ENG）读取。将点火开关转到 ON 位置，用跨接线 连接 DLC3（图 3-5）端子 4（CG）和 13（TC）,这时可通过自动变速器警告灯的闪亮 情况读取故障码。 图 3-5 自诊断接口 （3）故障码的清除 用故障测试仪清除。将故障测试仪与 DLC3 相连，按故障测试仪上的提示进行 操作，即可清除故障码。 不用故障测试仪清除。脱开蓄电池负极端子或拔出 EFI 保险丝，也可清除故 障码。 3.2.2 故障代码 由于设计的自动变速器实验台能综合三种不同车系控制单元测试功能，所以在对 相应的自动变速器 ECU 时所体现的故障码不一样。如（表 3-2） 表 3-2 故障码 OBD-故障码故障说明故障原因 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 18 P0753N88 一号电磁阀故障 1. N88 断线或对地/正极 短路 2. N88 坏 P0758N89 二号电磁阀故障 1. N89 断线或对地/正极 短路 2. N89 坏 P0763N90 三号电磁阀故障 1. N90 断线或对地正极 短路 2. N90 坏 P1813N91 四号电磁阀故障 1 N91 断线或对地正极 短路 2. N91 坏 P1818N92 五号电磁阀故障 1 N92 断线或对地正极 短路 2. N92 坏 P1823N93 六号电磁阀故障 1 N93 断线或对地正极 短路 2. N93 坏 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 19 P1828N94 七号电磁阀故障 1 N94 断线或对地正极 短路 2. N94 坏 P0705多功能开关 F125 故障 1.F125 断线或对地/正极 短路 2.F125 电源线断、故障 3.接 F125 的插头未插上 P1704强制降档开关 F8 对地短路 1. F8 和变速气控制器之 间对地短路 2. F8 和变速器控制器之 间断线 3. 强制降档开关 F8 坏 P0722车速传感器 G22 无信号 1.对地或正极断线或短 路 G22 屏蔽线坏 2.输入转速传感器错误 3.G22 坏 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 20 P0712变速器机油温度传感器 G93 对地段短 路 ATF 温度低于-50 P0713 变速器机油温度传感器 G93 对地段短 路 ATF 温度高于 180 1.断线或短路 2.G93 坏 3.ATF 位置不合适 P0121节气门电位计 G69 故障 1.G69 不确定信号 2. G69 信号太弱或太强 P0703制动灯开关 F 故障 1 变速器控制器和制动灯 F 之间接地断线或对地/ 正极短路 2. F 坏 P0727 发动机转速传感器 G28 故障 1 G28 断线或对地/正极 短路 2. G28 坏 天津工程师范学院 2009 届本科生毕业设计 21 P1764电源电压信号弱 1 磁力阀或者自动变速 器控制电压低于 9V 或者 高于 16V 2.控制器 J217 触点 52，53，54，55，断线 或者短路 3. 保险坏 P0726转速超过最大值1.发动机转速信号出错 2.G28 坏 P1625 变速器 CAN 总线故障 1.变速器插头未插而点 火 2.断线或短路 P1760变速杆锁死磁铁 N110 故障 1.保险坏 2.N110 未得电 3.接地或这正极断线或 这短路 P0717变速器输入轴转速传感器 G18