Гурский А.С., Серебряков И.А.

Белорусский национальный технический университет

Аннотация: В статье приведена информация об инновационной методике комплексного диагностирования коробки передач в динамике на специальном стенде.

Summary: Article gives an information about new method of diagnostics, which is based on computer diagnostics and parallel monitoring of gearbox work in dynamics on special stand.

Ключевые слова: роботизированная коробка передач, DSG, диагностирование.

Keywords: direct shift gearbox, DSG, pre-select gearbox, diagnostics.

Введение.

Современные роботизированные коробки передач производства концерна Volkswagen AG имеют модульную конструкцию: механическая часть, сцепление и электрогидравлический блок управления выполнены в виде отдельных модулей и взаимозаменяемы на аналогичных агрегатах [1]. Коробки различных моделей и годов выпуска имеют свои отличительные особенности, однако специфика их диагностирования остается неизменной. Двойное сцепление и компьютерное управление позволяют максимально реализовать потенциал механической коробки передач, лежащей в основе коробки передач DSG за счет преселективного выбора передач и очень быстрого процесса переключения.

Роботизированная коробка передач DSG обладает алгоритмом переключения передач без разрыва потока мощности и позволяет добиться оптимальной динамики автомобиля и минимального расхода топлива. Она состоит из механической и электрогидравлической (блок Mechatronik) части. Механическая часть по устройству схожа с обычной механической коробкой передач, однако управление переключением передач автоматизировано. Блок Mechatronik штоками переключения передач и включения сцеплений переключает передачи согласно заложенному в него алгоритму.

Трудности при диагностировании.

В связи с всё более широким проникновением автомобилей с роботизированными коробками передач, возникает необходимость в их ремонте, и, как следствие, качественном диагностировании для избегания неоправданных материальных затрат, когда целый модуль заменяется на новый или восстановленный. Существующие методы диагностирования, которые будут описаны далее, не дают полного представления об исправности или неисправности того или иного элемента.

Компьютерное диагностирование

позволяет производить проверку коробки передач в динамике (ходовые испытания). Это самый дешевый, и довольно точный способ диагностирования. Также оно дает приблизительное представление о состоянии механической части (например, диагностирование остаточной толщины дисков сцеплений по величине ходов штоков). Однако проверка работы коробки передач осуществляется по косвенным признакам и не видим сам процесс включения и выключения передач, а также размыкания и замыкания сцеплений.

Рисунок 1 – Движение в режиме D

На рис. 1 представлены графики зависимостей хода штоков от времени при движении автомобиля в автоматическом режиме, полученные в результате исследования. На оси ординат имеется градуировка, показывающая отклонение в миллиметрах положения штока от нулевого положения (нормально разомкнутое сцепление). По оси абсцисс время в секундах. Сплошной линией показано положение первого сцепления, а прерывистой – второго.

На участке от 0 до 15 с задействованы оба сцепления, это говорит о том, что происходит переключение передачи, при этом сначала включены обе передачи, и сцепление пробуксовывает, т.к. переключение осуществляется практически без разрыва потока мощности. Затем происходит окончательное включение первого сцепления и равномерный разгон на 4 передаче. Этому участку соответствует промежуток времени 20 – 105 с. Второе сцепление разомкнуто, а шток первого перемещается в диапазоне 12-18 мм. Это необходимо для поддержания возможности передачи крутящего момента, т.к. при меньшем ходе сцепление будет пробуксовывать вследствие пониженной силы трения, а при большем привод включения сцепления будет подвергаться неоправданно высоким нагрузкам. В следующем временном интервале (105-120 с) блок управления считает необходимым повысить передачу и подводит второе сцепление к моменту включения, однако скорость движения автомобиля падает и вновь движение продолжается на 4 передаче.

Из графиков видно, что положения штоков далеки от предельного значения (27 мм) а значит сцепление пригодно к дальнейшей эксплуатации.

Визуальное диагностирование

дает полное представление о состоянии отдельных деталей и элементов коробки передач, однако не позволяет наблюдать (зрительно и на слух) непосредственную работу механизма в эксплуатационных условиях. Основным недостатком этого типа диагностирования является необходимость разборки, дефектации опытным специалистом, и последующей точной сборки узла. Также, как и при компьютерном диагностировании, мы не наблюдаем за работой коробки передач в динамике.

Диагностирование отдельных элементов.

Блок Mechatronik позволяет производить поэлементную дефектацию а также заменять некоторые его элементы. Для примера рассмотрены гидравлические клапаны и масляный насос (рис.2)

Рисунок 2 – Основные элементы блока управления коробкой передач Mechatronik

Гидравлические клапаны проверяют, подавая на их разъемы напряжение (рис. 3) и прислушиваясь к звуку, с которым клапан открывается либо закрывается. Имеется возможность заменить их или снять для более детального осмотра.

Рисунок 3 – Разъемы подключения гидравлических клапанов

Масляный насос (рис. 4, а) первично диагностируется по величине давления в системе, поступающей с датчика. При подозрении на его пониженную работоспособность и производительность, его можно снять и провести разборку и дефектацию.

Рисунок 4 Масляный насос; а – установленный на блок Mechatronic;
б – снятый и разобранный

Достоверность получаемых результатов.

Проведенная диагностика дает широкое, но не полное представление о правильности работы коробки передач, потому как в первом случае (компьютерное диагностирование) проверяется работа коробки передач по косвенным признакам, а не сам процесс включения и выключения передач, а также размыкания и замыкания сцеплений. Во втором случае (визуальное диагностирование) не можем наблюдается (зрительно и на слух) непосредственная работа механизма в эксплуатационных условиях. Каждый из приведенных методов диагностирования узконаправлен и не позволяет произвести диагностирование всех частей коробки передач одновременно.

Совершенствование диагностирования механической части.

Предлагается управлять коробкой передач упрощенным способом: коробка передач устанавливается на раму и её входной вал приводится во вращение электродвигателем. Давление масла в гидравлической системе коробки передач создается нештатным внешним насосом, а подача масла осуществляется с помощью переходной пластины (рис. 5 а, б).

Также рассмотрен вариант создания давления в системе штатным шестеренчатым насосом, который будет приводиться во вращение сторонним электродвигателем (это связано со сложностью коммутации сигнала для штатного бесщеточного электродвигателя постоянного тока с ШИМ). Напряжение на клапаны подачи масла к штокам включения и выключения передач и сцеплений подается вручную с помощью кнопок. Это позволяет наблюдать за работой коробки передач в динамике, проверять, вращение валов и включение передач, без риска повредить коробку передач, т.к. используется электродвигатель небольшой мощности и имеется возможность поддерживать давление в гидравлической системе на более низком уровне (вручную включая и выключая насос).

Рисунок 5 – Переходная пластина для подачи масла от внешнего насоса; а – снятая пластина; б – установленная на посадочное место насоса

Совершенствование диагностирования электронной части.

При работе коробки передач в стендовом режиме имеется возможность подключения к разъему коробки передач диагностического оборудования VAS 5052 и снятия с его помощью показаний со всех датчиков. Суть способа диагностирования заключается в следующем: проводами соединяются соответствующие выходы диагностического разъема OBD2 сканера VAS 5052 и разъема подключения коробки передач.

Совершенствование диагностирования в комплексе.

Для совершенствования диагностирования алгоритм переключения передач необходимо заложить в программу ЭВМ на языке программирования Delphi, и переключения будут осуществляться автоматически компьютером. В дополнение к этому имеется возможность объединить компьютерную программу с диагностическим программным обеспечением, таким образом, компьютер будет получать обратную связь и самостоятельно сможет корректировать работу коробки передач на разных режимах, с меньшим вмешательством человека.

Заключение.

Предложен стенд для диагностирования коробок передач DSG, который позволит исключить проблемы неточности при диагностировании работы механической, гидравлической, электрической и электронной частей путем наблюдения за их совместной работой, введения входных (скорость вращения входного вала, рабочее давление масла) и контроля выходных (скорость включения передач и сцеплений, правильность выбора передачи и т.д.) показателей.

Литература

1. Пособие по программе самообразования [Электронный ресурс]: SSP 308: Автоматическая коробка передач DSG O2E. С. 4–5.