汽车自动变速器实训台架的研制

随着汽车技术的不断发展，汽车电子电控系统占整车的比例越来越高。这对汽车维修技师的技能也就提出了更高的要求。目前自动挡的汽车快速增多，为了满足当今汽车自动变速器维修市场对人才的需求，各高职学校在实践教学中投入了大量的故障诊断设备和实验器材，供汽车检测与维修专业的学生在实践中学习训练。这些实训器材和故障诊断设备中就包括汽车自动变速器的实训考核台架。国内生产教学设备的企业一般都是在传统实训台架的研发基础上，增添一些实训项目，如根据绘制自动变速器的电控电路图，让学生能够更深入地了解自动变速器电控电路的工作原理，同时能够进行故障的设置。但是，大多数企业生产的自动变速器实训台架很难满足学校教学的具体需求。毕竟企业的研发人员很少从事汽车维修工作或是汽车维修教学工作。为了提率和节约成本，学校一般会在购置部分汽车维修产品的同时，自行研发一些符合自身需求的产品，例如汽车电器示教板、汽车自动变速器实训台架等，并在实践中进行逐步的完善和升级。为了更好地帮助高职院校提高汽车自动变速器实践教学效果，研制符合自身教学需求的自动变速器实训台架。本文针对目前市场上比较成熟的典型的大众01N 型自动变速器的工作原理，并结合汽车自动变速器构造与维修课程的教学特点，如既要能够对自动变速器的电控部分进行电路的控制分析，又能模拟自动变速器的常见故障并检测排除，研发自动变速器考核实训台。使其成为可供自动变速器故障设置、故障诊断、故障排除一体化的实训教学平台，以提高实践教学的效果。

1、自动变速器实训台架的设计要求

为了更好地实现自动变速器考核实训台架的教学功能，需要对汽车自动变速器的电控电路、各档位油路进行相应的结构改造，同时增加相应常见故障的故障设置以及故障的检测与排除内容。自动变速器实训台架应满足如下要求：

（1）自动变速器性能不变

由于所研制的是离车式实训台架，要实现模拟自动变速器的实际工作环境，必须保证实训台架上的自动变速器和实车中的自动变速器工作性能一致。自动变速器电控单元ECU的线路油路都非常复杂，在设计控制面板时一定要确保和相应的实车一致无误，接线处必须保证良好的绝缘性，以防止短路。同时，自动变速器的ECU又是极为精密的控制系统，任何干扰都可能会对其产生不利的影响。因此，某些线路（如传感器电路）还需要进行必要的屏蔽，防止互相干扰。

（2）保证自动变速器故障设置的可靠性和实用性由于自动变速器的电控系统、油压系统信号故障相对很复杂，一些常见的工作状态或故障很难重现，因此要求在各种不同工作状态下这套台架都能够不断重复，展示模拟各种常见的故障特点。同时，为了考核实践内容，需要有各种不同的故障组合模式。

（3） 为自动变速器常见故障的定量分析提供数据支持

自动变速器实训系统首先要求能模拟自动变速器各种故障的外在现象，同时对常见故障进行定性的分析，同时得到相应故障下自动变速器故障的数据。我们设计的自动变速器考核实训台架主要针对液压油路和某些执行器进行故障的设置。

（4）综合考虑实训教学、设备性能以及经济性等因素

自动变速器台架的要求设备性能高，同时符合当前教学的实际需要。研制时要兼顾设备高性能和制造成本，以避免不必要的经济损失。另外，在研究试制过程中，硬件应该在自动变速器机体上做相应的结构改造，才能得到和实际工况相同的效果，这也是自动变速器台架设计时要重视的实际问题。

（5）安全可靠

组成硬件系统的大众01N型自动变速器等设备及各种油压控制传感器等必须质量可靠、性能稳定保持与实车上的工作效果一致。例如，电磁阀分离应*、工作可靠，电路线束以及油压管路安装可靠，在移动或动态中不受影响等。在各种工况下杜绝有误操作。在这样的实训系统中，各方面要求都很高，所以每一个环节都要足够重视。确保自动变速器台架系统使用安全，工作可靠是硬件设计不能违背的根本原则。此外，该实训台架不仅要保证使用时人员安全，同时要方便设备移动。以便满足自动变速器检测维修实践教学的需要。

2、设计方案

为了得到能够模拟自动变速器实际工况的动态教学辅助设备。我们要选择一台合适的自动变速器，大众01N型自动变速器使用典型的拉维诺式行星齿轮，使用广泛。所以我们采用它作为教学实实训台的自动变速器。

在实训台架的动力源选择方面，可以采用大功率合适的电动机来替代模拟发动机动力输出。通过带传动连接来驱动台架中的自动变速器。实训台上安装变频调速器，通过变频器来调节控制电动机的转速，以模拟发动机的不同输出，并将动力输入到自动变速箱。自动变速器的电控单元采用大众01N自动变速器的ECUJ220。与之对应的发动机电控单元使用ECUJ217。同时采用大众01N 自动变速器的换档手柄及换档手柄位置信号。

在设计展示面板时，应该要绘制相关的自动变速器油路图以及电控电路图，在图中合理位置设置诊断座。自动变速器各工作信号通过并联导线将相应数据传输到展示面板显示。为了方便实时观测和试验数据采集，需要将发动机和自动变速器的转速、自动变速器的油温油压信号在控制面板上显示。简化节气门控制，采用手动方式来调节节气门位置，以模拟发动机负荷的变化。

台架上安装故障设置器，为了方便设置故障采用开关式故障设置按钮。可根据自动变速器实践教学需要设定常见的故障（一般多用断路的方式）。故障设置的信号只要传输到电控单元，通过故障诊断插口连接故障诊断仪，就可诊断和排除故障。这样设计的自动变速器台架能够把自动变速器的常见故障模拟出来，使得同学们能够在课堂上进行故障诊断分析，大大提高学生的学习效果。

3、自动变速器台架的可行性验证

为了验证自动变速器实训台架是否可以很好的模拟汽车上自动变速器的工作规律和效果，可以对实训台架中的自动变速器做换档试验。通过研究不同条件下的换档规律，比对测量数据与理论数据之问的相似程度，完成验证试验台的可行性。目前使用比较多的是以下两种建模方式：

（1）*动力性换档规律建模

汽车动力性换档规律的模型比较复杂，很多学者给出的具体公式也不太一样，但是基本思路是一致的。首先排除其他干扰，设定不同油门开度，相邻两档位下汽车加速度曲线如果在某一速度下重合，那么此速度就是我们所需的*动力性换档点位。把各个不同节气门开度下的*动力性换档速度点连接起来，就可得到相邻两档位的动力性换档规律曲线。

（2）*燃油经济性换档规律建模

*燃油经济性换档规律建模的方式也有很多，一般需要简化计算设定某些特定情况，如假设自动变速器换档过程车速没有变化，外界阻力也没有变化。设置当前速度时相应节气门开度下的油耗的变化曲线规律。在节气门开度相同的情况下，某相邻两档位图像上车速与其油耗zui低值的交点就是我们所要的*经济性换档点。建立换挡规律模型，设定相应参数之后，运用MATAB 软件绘制出*燃油经济性或*动力性换档规律图。然后使用自动变速器台架做实验，得出相应位置的档位和车速，使之与软件中换档规律图比较，基本一致的话就可证明台架可以仿真模拟自动变速器的使用。

以上是作者就汽车自动变速器实训台架的研制提出的思路，包括设计方案和台架的使用功能要求，重点还应是自动变速器台架的使用可行性分析论证。各个高职院校可以根据自身的条件和要求，采用不同模型进行试制后的论证。希望本文关于自动变速器台架的研制思路能给后续研究者提供参考。