汽車(chē)自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架的研制

隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車(chē)電子電控系統占整車(chē)的比例越來(lái)越高。這對汽車(chē)維修技師的技能也就提出了更高的要求。目前自動(dòng)擋的汽車(chē)快速增多，為了滿(mǎn)足當今汽車(chē)自動(dòng)變速器維修市場(chǎng)對人才的需求，各高職學(xué)校在實(shí)踐教學(xué)中投入了大量的故障診斷設備和實(shí)驗器材，供汽車(chē)檢測與維修專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習訓練。這些實(shí)訓器材和故障診斷設備中就包括汽車(chē)自動(dòng)變速器的實(shí)訓考核臺架。國內生產(chǎn)教學(xué)設備的企業(yè)一般都是在傳統實(shí)訓臺架的研發(fā)基礎上，增添一些實(shí)訓項目，如根據繪制自動(dòng)變速器的電控電路圖，讓學(xué)生能夠更深入地了解自動(dòng)變速器電控電路的工作原理，同時(shí)能夠進(jìn)行故障的設置。但是，大多數企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架很難滿(mǎn)足學(xué)校教學(xué)的具體需求。畢竟企業(yè)的研發(fā)人員很少從事汽車(chē)維修工作或是汽車(chē)維修教學(xué)工作。為了提率和節約成本，學(xué)校一般會(huì )在購置部分汽車(chē)維修產(chǎn)品的同時(shí)，自行研發(fā)一些符合自身需求的產(chǎn)品，例如汽車(chē)電器示教板、汽車(chē)自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架等，并在實(shí)踐中進(jìn)行逐步的完善和升級。為了更好地幫助高職院校提高汽車(chē)自動(dòng)變速器實(shí)踐教學(xué)效果，研制符合自身教學(xué)需求的自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架。本文針對目前市場(chǎng)上比較成熟的典型的大眾01N 型自動(dòng)變速器的工作原理，并結合汽車(chē)自動(dòng)變速器構造與維修課程的教學(xué)特點(diǎn)，如既要能夠對自動(dòng)變速器的電控部分進(jìn)行電路的控制分析，又能模擬自動(dòng)變速器的常見(jiàn)故障并檢測排除，研發(fā)自動(dòng)變速器考核實(shí)訓臺。使其成為可供自動(dòng)變速器故障設置、故障診斷、故障排除一體化的實(shí)訓教學(xué)平臺，以提高實(shí)踐教學(xué)的效果。

1、自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架的設計要求

為了更好地實(shí)現自動(dòng)變速器考核實(shí)訓臺架的教學(xué)功能，需要對汽車(chē)自動(dòng)變速器的電控電路、各檔位油路進(jìn)行相應的結構改造，同時(shí)增加相應常見(jiàn)故障的故障設置以及故障的檢測與排除內容。自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架應滿(mǎn)足如下要求：

（1）自動(dòng)變速器性能不變

由于所研制的是離車(chē)式實(shí)訓臺架，要實(shí)現模擬自動(dòng)變速器的實(shí)際工作環(huán)境，必須保證實(shí)訓臺架上的自動(dòng)變速器和實(shí)車(chē)中的自動(dòng)變速器工作性能一致。自動(dòng)變速器電控單元ECU的線(xiàn)路油路都非常復雜，在設計控制面板時(shí)一定要確保和相應的實(shí)車(chē)一致無(wú)誤，接線(xiàn)處必須保證良好的絕緣性，以防止短路。同時(shí)，自動(dòng)變速器的ECU又是極為精密的控制系統，任何干擾都可能會(huì )對其產(chǎn)生不利的影響。因此，某些線(xiàn)路（如傳感器電路）還需要進(jìn)行必要的屏蔽，防止互相干擾。

（2）保證自動(dòng)變速器故障設置的可靠性和實(shí)用性由于自動(dòng)變速器的電控系統、油壓系統信號故障相對很復雜，一些常見(jiàn)的工作狀態(tài)或故障很難重現，因此要求在各種不同工作狀態(tài)下這套臺架都能夠不斷重復，展示模擬各種常見(jiàn)的故障特點(diǎn)。同時(shí)，為了考核實(shí)踐內容，需要有各種不同的故障組合模式。

（3） 為自動(dòng)變速器常見(jiàn)故障的定量分析提供數據支持

自動(dòng)變速器實(shí)訓系統首先要求能模擬自動(dòng)變速器各種故障的外在現象，同時(shí)對常見(jiàn)故障進(jìn)行定性的分析，同時(shí)得到相應故障下自動(dòng)變速器故障的數據。我們設計的自動(dòng)變速器考核實(shí)訓臺架主要針對液壓油路和某些執行器進(jìn)行故障的設置。

（4）綜合考慮實(shí)訓教學(xué)、設備性能以及經(jīng)濟性等因素

自動(dòng)變速器臺架的要求設備性能高，同時(shí)符合當前教學(xué)的實(shí)際需要。研制時(shí)要兼顧設備高性能和制造成本，以避免不必要的經(jīng)濟損失。另外，在研究試制過(guò)程中，硬件應該在自動(dòng)變速器機體上做相應的結構改造，才能得到和實(shí)際工況相同的效果，這也是自動(dòng)變速器臺架設計時(shí)要重視的實(shí)際問(wèn)題。

（5）安全可靠

組成硬件系統的大眾01N型自動(dòng)變速器等設備及各種油壓控制傳感器等必須質(zhì)量可靠、性能穩定保持與實(shí)車(chē)上的工作效果一致。例如，電磁閥分離應*、工作可靠，電路線(xiàn)束以及油壓管路安裝可靠，在移動(dòng)或動(dòng)態(tài)中不受影響等。在各種工況下杜絕有誤操作。在這樣的實(shí)訓系統中，各方面要求都很高，所以每一個(gè)環(huán)節都要足夠重視。確保自動(dòng)變速器臺架系統使用安全，工作可靠是硬件設計不能違背的根本原則。此外，該實(shí)訓臺架不僅要保證使用時(shí)人員安全，同時(shí)要方便設備移動(dòng)。以便滿(mǎn)足自動(dòng)變速器檢測維修實(shí)踐教學(xué)的需要。

2、設計方案

為了得到能夠模擬自動(dòng)變速器實(shí)際工況的動(dòng)態(tài)教學(xué)輔助設備。我們要選擇一臺合適的自動(dòng)變速器，大眾01N型自動(dòng)變速器使用典型的拉維諾式行星齒輪，使用廣泛。所以我們采用它作為教學(xué)實(shí)實(shí)訓臺的自動(dòng)變速器。

在實(shí)訓臺架的動(dòng)力源選擇方面，可以采用大功率合適的電動(dòng)機來(lái)替代模擬發(fā)動(dòng)機動(dòng)力輸出。通過(guò)帶傳動(dòng)連接來(lái)驅動(dòng)臺架中的自動(dòng)變速器。實(shí)訓臺上安裝變頻調速器，通過(guò)變頻器來(lái)調節控制電動(dòng)機的轉速，以模擬發(fā)動(dòng)機的不同輸出，并將動(dòng)力輸入到自動(dòng)變速箱。自動(dòng)變速器的電控單元采用大眾01N自動(dòng)變速器的ECUJ220。與之對應的發(fā)動(dòng)機電控單元使用ECUJ217。同時(shí)采用大眾01N 自動(dòng)變速器的換檔手柄及換檔手柄位置信號。

在設計展示面板時(shí)，應該要繪制相關(guān)的自動(dòng)變速器油路圖以及電控電路圖，在圖中合理位置設置診斷座。自動(dòng)變速器各工作信號通過(guò)并聯(lián)導線(xiàn)將相應數據傳輸到展示面板顯示。為了方便實(shí)時(shí)觀(guān)測和試驗數據采集，需要將發(fā)動(dòng)機和自動(dòng)變速器的轉速、自動(dòng)變速器的油溫油壓信號在控制面板上顯示。簡(jiǎn)化節氣門(mén)控制，采用手動(dòng)方式來(lái)調節節氣門(mén)位置，以模擬發(fā)動(dòng)機負荷的變化。

臺架上安裝故障設置器，為了方便設置故障采用開(kāi)關(guān)式故障設置按鈕?？筛鶕詣?dòng)變速器實(shí)踐教學(xué)需要設定常見(jiàn)的故障（一般多用斷路的方式）。故障設置的信號只要傳輸到電控單元，通過(guò)故障診斷插口連接故障診斷儀，就可診斷和排除故障。這樣設計的自動(dòng)變速器臺架能夠把自動(dòng)變速器的常見(jiàn)故障模擬出來(lái)，使得同學(xué)們能夠在課堂上進(jìn)行故障診斷分析，大大提高學(xué)生的學(xué)習效果。

3、自動(dòng)變速器臺架的可行性驗證

為了驗證自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架是否可以很好的模擬汽車(chē)上自動(dòng)變速器的工作規律和效果，可以對實(shí)訓臺架中的自動(dòng)變速器做換檔試驗。通過(guò)研究不同條件下的換檔規律，比對測量數據與理論數據之問(wèn)的相似程度，完成驗證試驗臺的可行性。目前使用比較多的是以下兩種建模方式：

（1）*動(dòng)力性換檔規律建模

汽車(chē)動(dòng)力性換檔規律的模型比較復雜，很多學(xué)者給出的具體公式也不太一樣，但是基本思路是一致的。首先排除其他干擾，設定不同油門(mén)開(kāi)度，相鄰兩檔位下汽車(chē)加速度曲線(xiàn)如果在某一速度下重合，那么此速度就是我們所需的*動(dòng)力性換檔點(diǎn)位。把各個(gè)不同節氣門(mén)開(kāi)度下的*動(dòng)力性換檔速度點(diǎn)連接起來(lái)，就可得到相鄰兩檔位的動(dòng)力性換檔規律曲線(xiàn)。

（2）*燃油經(jīng)濟性換檔規律建模

*燃油經(jīng)濟性換檔規律建模的方式也有很多，一般需要簡(jiǎn)化計算設定某些特定情況，如假設自動(dòng)變速器換檔過(guò)程車(chē)速沒(méi)有變化，外界阻力也沒(méi)有變化。設置當前速度時(shí)相應節氣門(mén)開(kāi)度下的油耗的變化曲線(xiàn)規律。在節氣門(mén)開(kāi)度相同的情況下，某相鄰兩檔位圖像上車(chē)速與其油耗zui低值的交點(diǎn)就是我們所要的*經(jīng)濟性換檔點(diǎn)。建立換擋規律模型，設定相應參數之后，運用MATAB 軟件繪制出*燃油經(jīng)濟性或*動(dòng)力性換檔規律圖。然后使用自動(dòng)變速器臺架做實(shí)驗，得出相應位置的檔位和車(chē)速，使之與軟件中換檔規律圖比較，基本一致的話(huà)就可證明臺架可以仿真模擬自動(dòng)變速器的使用。

以上是作者就汽車(chē)自動(dòng)變速器實(shí)訓臺架的研制提出的思路，包括設計方案和臺架的使用功能要求，重點(diǎn)還應是自動(dòng)變速器臺架的使用可行性分析論證。各個(gè)高職院?？梢愿鶕陨淼臈l件和要求，采用不同模型進(jìn)行試制后的論證。希望本文關(guān)于自動(dòng)變速器臺架的研制思路能給后續研究者提供參考。