雪佛兰新赛欧行驶时有时突然脱挡,仪表上的变速器故障灯点亮

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背景

车型:雪佛兰新赛欧,装配EMT变速器。VIN:LSGSA62M8AYXXXXXX。行驶里程:408km。

现象

客户反映行驶时有时突然脱挡,仪表上的变速器故障灯点亮。 试车时发现D挡行驶时有时会突然出现发动机转速升高的现象,仪表上的挡位显示由“D”变成“N”,仪表上的黄色齿轮中间加一个感叹号的变速器故障灯亮,熄火后停1min就自动恢复正常了。

分析

此车装配的是EMT变速器,采用的是意大利玛瑞利公司电控液压控制单元,代替驾驶员踩离合器踏板和选挡及挂挡的动作,实现自动变速的功能。工作原理如图100所示,电动泵总成将油壶中的低压油泵入高压油管中并传送至阀体总成(如图101所示),储存在蓄能罐中,随时为阀体总成上的4个电磁阀提供液压动力,并通过一根低压油管回流到油壶中。 奇数挡挂挡控制电磁阀(EV1)和偶数挡挂挡控制电磁阀(EV2)控制挂挡和退挡动作,也就是换挡轴的旋转动作;1-2挡区选挡控制电磁阀 (EV3)和5-R挡区选挡控制电磁阀(EV4) 控制选挡动作(如图102所示),也就是换挡轴的上下动作。 同时阀体总成将高压油通过另一根高压油管传送至离合器电磁阀提供液压动力,并通过阀体内部管路回流到油壶中。离合器控制电磁阀 (EV0) 控制离合器连接和分离动作(如图103所示),代替驾驶员踩下和松开离合器踏板的动作。 在换挡轴上安装有挂挡位置传感器和选挡位置传感器,TCM通过这两个传感器来监测换挡轴的实际位置,判断EMT液压系统的工作情况。挂挡位置传感器和选挡位置传感器完全相同,零件号一样,都为3线霍尔式传感器(如图104所示),这两个传感器与变速器油压力传感器共用TCM提供5V参考电压电路和接地电路(如图105所示)。 如果发生5V参考电压电路故障、接地电路故障或以上任何一个传感器发生高电平电路短路故障,都会设置所有相关传感器的故障码。用RDS+MDI检查有4个故障码:P0904,奇偶挡离合器位置传感器;P2909,变速器选挡故障;P0720,输出转速;P0914,高低速挡离合器位置传感器。因为是新车,所以怀疑可能是机械卡滞或出厂时挡位学习没有做好。清除故障记忆, 选择R D S 中的模块设置功能,进行变速器的挡位学习,但是当天下午故障再次出现。用RDS+MDI检查TCM内只有一个故障码:P0904,奇偶挡离合器位置传感器。查看维修手册,故障码P0904的说明是:选挡位置传感器故障。设置故障码的条件是: 01 信号高于规定值; 02 信号低于规定值; 03 位置信号电压值变化超过预设范围。 设置故障码P0904以后,TCM会点亮故障灯(MIL),进入应急模式,使换挡迟缓(需要更多的时间去换挡),并且限制挂挡不超过3挡。为了确认故障点,连接RDS+MDI试车,在行驶了大约30km时故障再现,通过RDS数据流可以看出,脱挡发生在3挡。立即停车,不熄火,在不拔传感器插头和不剪断导线的情况下,用万用表测量选挡位置传感器2号信号线电压为4.8V,为最大值,用平口螺丝刀上下按压换挡轴,结果发现选挡位置传感器的信号电压没有变化,始终显示为最大值4.8V。而正常情况下1挡和2挡位置信号电压为1.14V左右,3挡和4挡位置信号电压为2.07V左右,5挡和倒挡位置信号电压为3.2V左右。此信号最大值只有3.5V,也就是说,故障时信号电压远高于正常值,在正常情况下信号电压是不可能这么高的。试着挂D挡和R挡都可以挂上挡,松开制动踏板,都可以正常起步,同时观察数据流,显示选挡位置传感器数据相应变化:D挡7mm,N挡16mm,R挡23mm。分析此时显示的是TCM进入应急模式后替代的固定值;但是通过重新插拔传感器的插头或熄火断电后,传感器的信号电压又立刻恢复正常。综合分析,因为一断电故障就消失,可以排除机械卡滞的原因,故障原因很可能是: 01 选挡位置传感器失效; 02 选挡位置传感器接插件接触不良或线路虚接,导致接触电阻过大,信号失真; 03 TCM内部损坏。 与其他车互换选挡位置传感器和TCM后试车,行驶一段时间以后故障再现;在选挡位置传感器母插头内塞入少许铜丝后,进行挡位学习,试车,故障仍然出现。 咨询玛瑞利公司工程师得知,从意大利总部确认这是此霍尔传感器的一种保护模式,当传感器的电源或搭铁受到较大干扰,出现剧烈波动以后传感器会进入保护模式,将会始终输出接近5V的高电压信号,并且不再变化,直到此传感器断电一次后才能复位(RESET),性能恢复正常。因为选挡位置传感器的电源和搭铁都由TCM来提供,所以由此分析此传感器进入保护模式的原因可能是: 01 TCM的电源或搭铁不良; 02 加装的用电器干扰TCM。 将加装的防盗器、导航DVD拆装; 检查TCM位于缸体上的搭铁点紧固良好,但是和其他电器(比如发动机的许多电器部件)的环形端子用一个螺栓拧在同一个搭铁点上,为了避免其他电器对TCM搭铁的干扰,增加了一个螺栓,将其他电器的环形搭铁端子固定在缸体的另一个位置上,试车,故障仍然出现。 为了查找干扰源,决定用示波器捕捉故障时的相关波形进行分析查找,最后借用了一台Yokogawa(日本横河)DL750示波器(录波器),此示波器功能强大,有16个通道,可以对波形进行长时间录制,首先以蓄电池负极为基准,采集了4个通道的波形,分别是选挡位置传感器的电源、搭铁和信号,还有TCM的地线,结果捕捉到的波形如图106所示。 从波形上看,TCM的地线,还有传感器信号、电源和接地都出现了剧烈的波动,波峰值达58.7V。分析很可能是TCM的地线受到电气干扰,导致由TCM提供给传感器的电源电压和地线电压也随之剧烈变化,超过了传感器设计的保护模式激活限值,传感器进入保护模式,信号电压上升到4 . 8 V 左右的高电压,高于规定值,所以TCM设置故障码P0904,点亮故障灯(MIL),进入应急模式,跳为空挡,并且限制挂挡不超过3挡。 为了进一步确认干扰源,之后分别采集了散热器风扇、EGR阀、压缩机等可能形成干扰的电器元件的波形,多次试车,发现故障出现时这些电器都没有同步工作,而这些电器工作时故障并不出现,说明这些电器元件不是干扰源。为了进一步确认上述TCM地线受到干扰的故障原因,改变了采集波形的基准,将原来的以蓄电池负极为基准,改为以车身为基准,结果捕捉到故障时的波形如图107所示。 从波形上分析,传感器信号、电源和接地受到电气干扰后的波形出现了峰值达10.27V的明显波动,而干扰出现时,TCM的电源和地线没有出现波动,这就反过来证明是车身这个基准受到了电气干扰!检查出现相同故障的几辆EMT新赛欧,发现在排气管或在车身上都安装了消除静电的静电带。于是怀疑可能是静电带放电(Electro Static Discharge,简称ESD)时对车身造成电磁干扰,引起TCM的地线出现电压波动,最终导致换挡位置传感器的电源和搭铁出现剧烈波动,而进入保护模式。在干燥和多风的秋冬季节,汽车静电放电非常容易产生,主要有两个来源,一是纤维织物,如地毯、座椅、衣物等的摩擦产生的;另一方面是由于汽车在行驶过程中,空气中的尘埃与车身金属表面相互摩擦产生的。在2000V以下时通常没有被电击的感觉,人体在感受到静电电击时所带电压一般在3000V以上,如果可见蓝色电光,此时静电电压已达5~8kV。静电放电具有电位高、电量低、电流小和作用时间短、强电场和宽带电磁干扰等特点。静电放电是在ns或μs量级的时间内完成的,峰值电流可达几十安培,瞬间的功率十分巨大,所产生的静电放电电磁脉冲能量足以使电子部件中的敏感元件短时失灵或损坏。 总结客户描述和试车的经验,在过铁路、桥梁、高架和立交桥时很容易出现电磁干扰,这是因为桥梁的伸缩缝或铁轨都有裸露的金属,并且都与大地相连,所以行驶中静电带极容易与之接触放电,从而产生电磁干扰,导致故障出现。

方案

拆除静电带后,经过长时间观察,故障不再出现。

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