单元三电控自动变速器构造与维修

单元三老控6劫变速森构洗瘫殄学习目标 知识目标：1 .简中描述电控0动变速器各个传感器、电控执行器、控制单元的结构、类型和常见 车型电控动变速器型号；2. 正确描述液力变矩器、油栗、行M齿轮机构、离合器、制动器、阀体总成等元件的 结构和工作原理；3. 正确描述电控动变速器的检测及一般故障的诊断与维修方法。技能目标：1. 能够对ft动变速器的各个元件进行拆装、检验、装配、调整；2. 能够完成0动变速器常见检测项目的作业；3. 能够进行N动变速器一般故障的诊断弓排除。1概述0动变速器能够根据发动机的功率大小及车速的高低，实现适吋S动换椚。完成了从液 控到电控，由三速到四速，甚至六速、七速的发展历程。木单元将对典型电控动变速器的 结构及维修进行介绍。1.1自动变速器的组成、作用 1.1.1自动变速器的组成各种型号的0动变速器，M然结构和形状不N，应用的科技程度有別，似其结构元件及 其控制功能蕋本相M。动变速器的组成如阁3-1所示。总体结构如I冬13-2所示；电控元件 如图3-3所示。超速档单向离合器一扨速朽离合器_扨速n制动器一直接裆离合器 第二滑行制动器II. .；J中.向离合器 一第二制动器低/倒档制动器一二U磁丨丨 四号电磁尚-号电磁阀 1”电磁阀3-2自动变速器总休结构图图3-3电控元件组成图1变速器控制播块（TCM;2动力总成控制模块（PCM);3数据传送接头（DLCh4-W体;5变速器档位（TR开关;6车 速传感器（VSS;7连接导线（用于综合的变速器油温传感器）；8车速传感器（VSS;9节气门位H(TP传感器；10换锁止电磁阀；丨丨巡航控制电磁阀;丨2降W开关;丨3-制动灯开关;丨4驻车/空W位置播电器 1.1.1.1液力变矩器液力变矩器简称变矩器，安装于变速器行星齿轮传动系的输入端，通过 驱动盘同定在发动机曲轴的后端，主要由泵轮（泵叶轮)、涡轮（涡轮转轮）、导轮（定轮）、锁止离合器、和壳体绀成，内部冲满变矩器油液（ATF)，如图3-4所示。变矩器壳体定轮轴至变速器变速輪人轴稱轮转轮单向离合*来自发动机W34变矩器结构图泵轮由发动机驱动，引导液体冲击 涡轮叶片，驱动涡轮轴转动，涡轮轴作 为变矩器的输出轴。导轮位于泵轮与涡 轮之间，使油液从涡轮返回泵轮，因此 而循环流动。变矩器在某些情况下具有增大扭矩 的作用。大负荷况下，变矩器提供额 外减速以适应增人扭矩需要。当车辆以 巡航车速行驶时，变矩器就会转入偶合 区工作，把发动机扭矩传给变速器，M 吋变矩器也吸收米自变速器齿轮的冲 击。变矩器通过液力不能把发动机的全 部功率传给变速器，总存在一定的损失。 为了降低变矩器的功率损失，多数变矩 器都装备有锁止离合器。注：导轮在偶合区时自由转动3-5变矩器工作原理示意图锁止离合器工作状态取决于发动机 转 车速 今速器油温今信D 由变 速器液力和屯控中元控制。当锁I丨:离合器工作时发动机与变速器之间形成机械连接，可提高 了车辆的燃油经济性。变矩器工作原理如下图3-5所示。相关迮接：变矩器的作用及详细丄作原理參考汽车底盘的构造与维修（人 民交通出版社）和汽车科技类15籍变矩器结构j丁作原理部分。而不能满足车辆各种行驶况的需要。为此，在变速器的中乂采用多种形式的行星设轮机构， 以便进一步增大发动机输山的扭矩。自动变速器中采用的设轮机构通常有平行轴式设轮机构和行星设轮机构两种。前吝较 为简中.，主要用于本m车系种。其.要特点是在2至3个平行排列的说轮轴上，安装多个不同尺寸的齿轮，其中一些为常唢齿轮。通过多片湿式离合器，可输出多种传动比和+同转l【J 的动力。行星齿轮机构可分为单排式、辛普森(simpson)式、拉维那（Ravigneavx)式， 肋别提挨(lepdletier)式。辛普森（simpson)式行星齿轮机构应用较为广泛，如丰m公司，通 川公司，口产公司等均釘应州；拉维那（Ravigneavx)式行星齿轮机构也应川较广，如奥迪 公司用的0动变速器等;肋别提挨(lepelletier)式行星齿轮机构主要用于宝马E65/66车系中的 GA6HP-26Z Q动变速器中。(1) 单排行星齿轮机构中排行星齿轮机构通常巾一个太阳轮（中心轮）、一个行星架、一个齿阍和若千个行星 轮组成。太阳轮位于系统中心，行星轮与它常啮合。最外侧是与行星轮常啮合的齿圈。行星 轮通常有36个，它们对称排列，行星轮通过滚针轴承并借助行星轮轴连在行星架上，每 个行星轮的两侧哲止推垫片，工作时既可绕其轴Q转，乂可绕太阳轮公转。如下图3-6所示3-6羊排式行星齿轮结构图中排行星齿轮机构n丨以实现减速椚、超速捫、K接捫、倒捫、空捫。假设太阳轮、齿圈、行星架的转速分别为N1、N2和N3,齿圈与太阳轮的齿数比为K 则根据能置守W定体，巾作用在该机构各元件上的力矩和结构参数川导出表示单排行星齿轮 机构一般运动规律的特性方程式：N1+N2W (1+) *N3=0巾上式可知，巾于单排行星齿轮机构具有两各自巾度，在三个基本件中，仟选两个分 別作为主动件和从动件，W使另一元件同定不动（该元件转速为0)或使其运动受到一定的 约束，则机构只有一个0巾度，整个系统将以一定的传动比传递动力。下而分别讨论各种情况 太阳轮为主动件，行M架为从动件，齿圈同定。特性方程中N2=0,因此有:N1 (M40 *N3=0传动比:i=Nl/N3= 1+此时传动比大于1且为正直,因此同向降速。 齿圈为主动件，行星架为从动件，太阳轮固定。特性方程中N1=0，因此有：N2%_ (1+M) *N3=0传动比：i=N2/N3= (1+W。传动比大丁 1且为正直，因此同向降速。 行星架为主动件，齿岡为从动件，太阳轮同定。特性方程中N1=0，因此有：N2%_ (1+M) *N3=0传动比：i=N3/N2=K/ (1竹I)。传动比小于KH.为正直，因此同向增速。太阳轮为主动件阁3-7行ffiW轮机构T.作原理阁 如图3-7所示，太PN轮为主动件，齿圈为从动件，行星架凼定, 特性方程中N3=0,因此有:Nl+N2nt=0 传动比：i=Nl/N2=+。传动比为负值，反向。综上所述，行星齿轮传动方案可归纳如表3 1。单排行星齿轮传动方案表表3-1方案固定元件主动件从动件速度状态旋转方丨41齿阐太阳轮行星架减速同向2行星架太阳轮增速3太阳轮齿捧丨行星架减速丨口J N4行星架齿凼增速5行星架太阳轮齿圈减速反向6顔太阳轮增速7任意两个元件固定在一起直接档8任意元件无任何约朿空档（不传递动力）(2)辛?斑(simpson)式行星齿轮机构辛普森式行星齿轮机构的特点足：前后两个行星齿轮排的太m轮连接为一个牿休，即共 用一个太阳轮。另外，前齿圈与后行星架丼联作为输出轴，后行星排的齿圈和太阳轮通常作 为输入轴。它是应用最为广泛的一种复合式行M齿轮机构，如图3-8所示，此种机构可以提 供三个前进档。复合行星齿轮机构的一部分称为前行星齿轮排，而另一部分称为后行星排。 前后行星齿轮排的尺寸和齿数不必一定相M。但其尺寸和齿数决定了复合行星齿轮机构的实 际传动比的大小。 (a结构辛普森式3档行星齿轮变速器/-输人袖； 2-倒档及髙档离合器;卜讎离合器肺湘及S触合； 4-誠离合鮮和前齿圈；5-前行星架；（5-前后太阳轮组件； 7-后行星架和低档及倒档制动器鼓；卜输出轴；（:,-倒档及高档离合器; C2前进离合器I一2档制动器；一低档及倒档制动器； 6低档单向超越离合器图3-8辛普森行星齿轮结构图和关连接：行星齿轮机构的作川、组成、工作原理，参考汽车底盘的构造与维修(人民交通出版社）和汽车科技书籍行星齿轮传动部分。l.l.lj式制动器、多片湿式制动器）、单向离合器等。(1) 多片湿式离合器內动变速器中所W的多片湿式离合器由离合器毂、摩擦片、钢片、波形蝌片、压盘、活塞、密封圈（内外）、冋位弹簧、若干个卡簧（又称挡圈）等元件纟丨成。如图3-9所示。离合器毂通常由硬质合金钢制成，与活塞、密封圈等元件一起组成压力腔，与行星齿轮的齿 圈或行M架或太阳轮相连。阁3-9多片湿式离合器分解阁离合器屮的摩擦片由一个基础钢片及粘结在钢片两而的摩擦材料组成。摩擦材料耔金 属性、半金属性和纸质性。在摩擦材料的表面有交错排列的油槽，以利T油液的分布和冷却。 钢片的表面无摩擦材料，较为光滑。内外密封_套在活塞的内外侧，防止油液从压力腔中泄 露。冋位弹簧的作用足，在离合器不工作吋使活塞迅速离开压盘，以便让序擦片和钢片快速 分离。以免它们处于“半连动”状态。離两W回位b)多片況式离矜器的工作原理如图3-10a)所示。当具冇一定压力的汕液进入压力腔后，迫 使活塞左移，摩擦片和钢片紧紧地压在一起，此吋输入轴与佐圈就连成一个整体而N步转动。 离合器不工作时的状况，如图3-10b侧所示。另外在活塞上安装有一个中.向球阀，当离合器压紧结合时，在液压的作用下，球阀关 W，离合器正常结合。当离合器泄压吋，球阀在离心力的作)11下，开启泄汕孔，使活塞内的 油液快速泄油，从而消除离合器内的残余压力，离合器快速分离。(2) 多片式制动器这种应用元件的作用是将行星齿轮机构中人阳轮、行星架或齿圈任意一个元件同定，从而使其它运动元件产牛不同的转动方向和速比，多片湿式制动器的结构和工作原珊与多片 湿式离合器相同。(3) 带式制动器带式制动器主要由制动毂、制动带、调整螺钉（部分fl动变速器冇）、液压缸及活塞等 元件绀成，如图3-11所示。常见带式制动器的制动带夹紧驱动装置有三种类型：直杆式、杠杆式、钳形杆式。3-11带式制动器示总图(4) 单向离合器单昀离合器也是行星齿轮机构屮的执行元件，但它不受液压系統的控制，其作川是在 两个运动部件之N中.向传递动力，在与之相连的工作元件受力方向发现变化吋，瞬间产生接 合和脱离。单向离合器分为滚柱式和楔块式两种。滚柱式单向离合器滚柱式中.向离合器主要由外_、滚柱、弹黄、内圈组成，如图3-12所示。滚拄数H通 常为6-8个。单向离合器的外圈相对于内圈沿顺时针转动吋，滚柱在凸轮型的开口槽中丨( 大端移动并压缩弹笟。此时，中.向离合器不会出现锁止现象，因而允许外圈转动。这就足说， 外圈在任何时候都可沿顺时针绕内圈转动。当外圈相对于内圈逆时针转动时，滚柱便会在外 力作用下向凸轮型开口梢的小端移动，使楔入内外圈之间而不能移动，将内外圈锁死在一起。3-12滚柱式单向离合器示意图楔块式中向离合器楔块式单向离合器由外圏、楔块、保持弹簧、内圈等元件組成，如图3-13所示。作用 原理勾滚柱式基本相同。当内!相对于外_逆时针方叫转动时，楔块就会在外力的作用下发 生倾斜而“直立”起来，们内外_之间的空间足固定的，因而楔块就“卡”在那里，致使内 外圈连在一起。当内圈相对于外阁顺时针转动时，楔块在外力作用下也发生倾斜，但是“倒下”，因而 内圈不受楔块的限制，A然就会由转动。3-13楔块式单向离合器示意阁由于这两种单卩离合器的工作不受液压控制，只受两和关的运动元件的转动方丨(控制， 因而维修较为方便，只耍检杳机械磨损状况就n丨判断其好坏。如果滚柱或楔块及内外圈工作 面磨损严或山现许多“小坑”，则需更换。如果弹簧或保持弹簧错位、变形或其弹性下 降，则需维修或见换。1.1.1.4液压控制系统S动变速器的工作依靠具有一定压力的液压油来完成，这就需要另 一部分来支持，即N动变速器的液压控制系統。N动变速器的控制系统依据发动机负荷、车 辆行驶速度、驾驶M的风格、手动选捫杆的捫位、0动变速器的换档榄式以及其他相关条件， 将具W定压力的液压油输送到相应的制动器和离合器等执行元件的工作油腔内，控制其 作，以此达到自动换档的目的。液压控制系统的主要作用是建立起适当的主油路油压，并经 过各种液压控制阀将油压输送到相应的离合器、制动器油腔中。0动变速器在发展初期，都 采用纯液压控制，近年来随电子技术的不断发展，电子技术应用于自动变速器的控制系统中， 如国产别兑、帕萨持、奥迪、风神兰鸟等车型均采用电子控制系统，不过，不管采用什么样 的电子控制系统，动变速器的最终工作都必需由液压控制系统來完成。木节就介绍电控 动变速器的液);K控制系统。(1) 油泵汕亲的作用是使!1动变速器汕液产生一定的压力和流量，供给液力变矩器和液压操纵系 统，并保证行M齿轮机构和其它机械元件的润滑需要。其技术状况的好坏，亢接影响自动变 速器的使用性能和使用寿命。內动变速器上常见的汕泵有三种型式：内啮合齿轮泵（如丰田公司、木田公司采阁的內 动变速器)、转子泵、叶片泵（如上海通用公司采用的自动变速器）。内啮合齿轮泵应用最广 泛，所以这.甲.只介绍内啮合齿轮泵。3-14内啮合齿轮泵结构图如图3-14所示，内啮合齿轮泵主要巾主动齿轮、从动齿轮、月牙、壳休、油封等元件 组成，从动齿轮为环行齿圈。泵体的内齿轮梢内苻一个牙，把主动齿轮与从动齿轮不啮合 的部分分隔幵来，形成两个工作腔，分别为进油腔和!li油腔。进油腔与泵休上的进油口相通， 山油腔与泵体上的出油u相通。进油u通过油道与变速器滤N相通吸油，出油u通过油道与 主油K调廿阀相通。在主动伋轮的内圈上有两个对称的花键沿，它们与液力变矩器中泵轮轴 端的花键槽相啮合。因此，只耍发动机工作，油泵便与变矩器一起工作并幵始供油。油泵工作过稅中，主动齿轮带动从动齿轮转动，在W轮脱丌啮合(进油腔)的-端，容 积不断变人，产斗:一定的真空，变速器油底的油液被吸进来。在齿轮进入啮合（出油腔）的 一端，容积不断变小，汕压上升，汕液从出汕腔中被挤压出来。随汕泵不断地转动，在主汕 路系统屮就形成了具釘一定压力的液压油，供给变速器的工作需要。(2) 控制阀体在|4动殳速器中，均设置油液控制阀体总成，A动变速器型号不同，_体的形状和结 构也不同，fH.U:功能相同，都是将汕泵泵出的液压油凋V/在-定压力范围内，然C通过其内 部各滑阀送入应用元件和润滑部位。阁3-15 木上显示出了控制阀体的组成和工作原理。酋先油泵将油液汆出，并通过第一、第二调卄阀的作用，调节成几有一定压力（车型不同，油压不同）的液压油流，再通过 手动选riN将)土力油送入各个换阀的入油u;而变速器控制甲元依据各个传感器信号来操 纵换档电磁阀和锁I卜.电磁阀以及油):控制电磁阀，使换档滑阀移动，这样，换档阀入口处的 油液就通过换們阀进入各个离合器或制动器，从|A丨实现自动换捫。另外，ft动变速器在换档品质上要求也较为严格，如换档要平顺，挂档要柔和等。为了 保证0动变速器换档品质良好，液)K控制阀体上设计了许多改善自动变速器丨:作品质的元 件，如,蓄压器、缓冲阀、油流方向和流量控制的钢球、换档时刻控制阀等。这些元件在控 制阀体中体积较小，但是作)u较大，维修时往往被忽视，这里提醒大家在维修tl动变速器时 一定注怠它们的安装顺序、位莨、方卩及数ft等。3-15控制阀体中油流示，sra1.1.1.5变速器控制单元及传输导线随着汽车制造、Ik的飞速发展，各汽乍制造商竞相开 发和利用ft己的优势，发展卨科技汽午。如新型材料的应用，新型设计思维的逑立，电子技 术的大S应用等。其中电子技术应用足M为突出的一个焭点。电控丨4动受速器的控制模式冋发动机的模式基木一样，总体上分为传感器部分、控制 元部分、执行器部分。如图3-16所示。山于传感器和执行器的形式多种多样，既有数字传感器发动机与变 速器控制单 元（乂称动力 控制模块）控制单元换捫模式选择开关发动机转速传感器凸轮轴作.置传感器空捫启动开关一 *空档动信号一执行器1号电磁阀2号电磁阀*远们什1置信号一 节气门位置传感器0/D档;关滅单:定速控制单元 车速传感器3号电磁阀式乂存模拟式，可控制中.元只能处理数字式的信号，因此，在传感器与控制单元之间，执行 器与控制单元之间都荇输入或输出接丨屯路，起到数模转换的作川。输入/输fh传感器 降档开又水溢传感器 变速器油温传感器3-16电控系统结构阁(1) 变速器电子控制単元 电控|动变速器的控制中.元足控制系统的屮枢部位。从各个汽车制造公司的设计方法 来肴，其形式和布置方式各不相同。如丰田公司部分车辆将发动机控制单元和动变速器控 制单元合在一起，纟丨成动力控制模块；本田的新车型也是如此：日产公司的部分车辆将发动 机控制中.元和Q动变速器控制中.元合二为一，组成动力控制榄块，有的H产则足将发动机控 制単元和自动变速器控制单元分开，屮间通过数据线联络。(2) 传输导线汽车川的传输导线绝大部分是用铜芯式带绝缘皮的导线制作而成，这种导线导屯性能 好。但是，汽车用的导线数量较大，往往都是以一些线束的形式出现，而许许多多的中个 导线在工作过程中会产生屯磁十扰，尤其是高压元件的干扰史为严里，如点火系统的高、低 压电路等，这些不必要的电磁千扰影响汽车的正常工作，如音响系统出现噪音，各个传感器 信号火真等，严茧时使汽车无法行驶。为了減少或避免这些干扰，在汽车用的各种信号发生 器导线上设计了许多屏蔽线，屏蔽线一般以屏蔽膜或屏蔽导线的形式出现，屏蔽线将信号导 线紧紧包住，让外来的千扰源无法千扰信号。在新型的传输导线上采取互拧式的双绞线，它 既可以抵抗外来屯磁信兮干扰，乂可以消除向5的信9干扰，这种结构往往川于网络拧制的 系统中。人家在维修吋不要破坏这种看似作)H不人的结构。1.1.1.6输入信号输入信号是自动变速器控制单元进行换档控制的基本依据。常见的控制输 入信号有：水温传感器、节气门位置传感器、变速器油温传感器、发动机转速传感器、捫位 开关、换档模式开关、超速档开关、强制降档开关、车速传感器等。1.1.1.7执行器在0动变速器电控系统中，执行器是电控单元发出指令W进行动作的装置。 其动作的准确性直接影响变速器的换档品质好坏。通常按照作川分耔换档电磁阀、锁止离合 器控制电磁阀、主汕压控制电磁阀、换档品质控制电磁阀等。按照电脑控制方式分，有开关式电磁阀、脉冲式电磁阀等。相关连接：应用元件、液压控制系統、控制羊元及传输到县、输入信号机制形器的结构及工作 原现参考汽车底盘的构造与维修（人民交通出版社）和汽车科技书籍电控系统部分。1.1.2自动变速器的作用h动变速器之所以发展迅速，是因为它有许多手动变速器不能比拟的优点和作W。宵先 变矩器这一零部件就W很大的作川，它能将发动机产生的扭矩成倍增长并.R.起到动离合器 的作W，传递（或不传递）发动机的扭矩给动变速器输入轴；缓冲发动机及传动系的扭转 振动；起到飞轮的作用，使发动机转动平稳。向动变速器或变速驱动桥根据发动机转速、节气门开度以及车速和其他一些工作条件 来选择传动比。升捫和降裆都足0动进行的。但是动变速器也可以手动方式选择到低速前 进杓、倒捫、空捫和停车椚。随前进捫范围选择，在汽牢减速期间，变速器可以提供发动机 制动。1.2自动变速器分类能随着发动机负荷大小和车速的高低愔况变化，而在企部档位范围内能动改变其传动 比的变速器，称为ft动变速器。自动变速器有如下不同的分类方式:。1.2.1按照控制系统分类按控制系統的不同分类，Q动变速器可分为两种控制形式。(1) 全液压控制0动变速器动变速器的主耍换档信号足节气门开度信号和车速信号。节气N信号通过节气门拉线 或节气门cvy的真空度反映到N动变速器木体上。车速信兮通过速度控制阀来调分速拧油压 的大小，进而控制自动变速器0动换捫。企液压控制0动变速器的机械部件相对较复杂，各 种辅助控制阀较多。其总体结构简图如图3-17所示。(2) 电子控制0动变速器变速器控制甲.元（控制模块）根裾节气门位置传感器信号、车速传感器信号、发动机水 温信号、变速器油温信号、换档模式信号、发动机转速信号、制动开关信号等，按照控制中 元内设定的程序来控制换捫屯磁阀换捫、油压控制电磁阀控制S动变速器油压的大小、锁止 离合器控制变矩器的锁止等动作。该种A动变速器结构简图如而3-18所示。3-17液控H动变速器示意图所气门(flJWMlft速情awpH发谢W情明 1-n档位歼关:jJ ._动灯开关3-18电控1动变速器示意图1.2.2按照驱动方式分类四驱自动变速器后驱自动变速器前驱自动变速器按照汽车驱动方式不同，可分为前轮驱动、幻轮驱动和叫轮驱动m动变速器三人类。前 轮驱动式fl动变速器与前轮的半轴相连接，前轮为主动轮。如日产公司生产的RE4F04A 型tl动变速器，本田公司生产的MPXA型动变速器；后轮驱动式动变速器的输山轴同 C轮上的半轴相连接，ji：轮为主动抡，如丰山公司生产的A341E型_动变速器，奔驰公司 生产的722.605型自动变速器；四轮驱动式0动变速器的动力输出分别通过差速器勾前、后 轮上的半轴均连，叫个车轮都可以成为动力驱动轮，如奥迪公司生产的叫驱向动变速器等。 它们的结构简阍分别如阁3-19所示。3-19自动变速器各种驱动形式常见动变速器地型号见表3-2。常见自动变速器型号表3_2车型自动变速箱型号丰田车系A541E、A46DE、A140E、A341E大众/奥迪车系OIM、01V、01N、01K上海通用4T65E曰产车系RB4F04A. RB4F04V木丨丨丨车系MPZA、MP1A、APX41.3自动变速器的特点S动变速器的优点：(1) 操纵简便、省力装格自动变速器的车辆取消了离合器和传统的变速器杆，采用了杆双方向移动的手动 选捫杆，巾于减少了操作机件，因而操纵方便，动作大大简化，使驾驶M劳动强度降低，进 而提高行驶安全性。(2) 改善车辆通过性由于动变速器的捫位可根椐行驶条件动变换，这便显著改变车辆的通过性。(3) 延长机件使用荞命一方面足因为0动变速器采用液力元件，W以消除在动力传递装置中的动载荷；另一方 而，由于A动换档避免了不正确换档所产生的冲击和动载，所以装有ft动变速器的车辆上， 传动系统零件的使川寿命较长。具统汁，在最坏的地段卜.行驶时，装柯N动变速器的车辆， 传动轴上M大扭矩振幅只相当于手动换椚机械变速器的20%40%，原地起步时的扭矩峰值 只相当丁-手动式的50%70%。因此，可使发动机寿命提高1.52倍。(4) 提高动力性和适应性0动变速器能平稳地0动适应汽车驱动轮的负荷变化。当行驶肌力增大吋，车速Q动降 低，驱动轮上牵引力自动加强；反之则减少牵引力，N吋提高车速。在起步吋，驱动轮上的 牵引力将会0动加强，有效的减缓了传动系统的扭振，也减少了巾干车轮打滑造成的起步闲 难。动变速器可使汽车的稳定车速降到最小，甚至为零。当行驶阻力很人吋，发动机也不 至于熄火，使汽车能以极低的速度行驶。因此，提高了车辆的动力性、平稳性和舒适性。(5) 减少空气污染由于动变速器能够报据行驶路况和驾驶需求动换档，使汽车发动机摇本达到最佳 作状态，因此，有效降低了排放，减少对空气的污染。円动变速器的缺点：(1) 结构比较复杂，制造精度要求较高，重量也稍有增加，因此，其成本较高，试制 费川较人。通常安装釘向动变速器的车辆，：K:价格上升10%左右。(2) 传动效率低，这主要是由于液力传动所造成的。一般液力传动效率最高可达86% 90%，比机械传动效率低8%12%。但由于采取！动换杓，为与发动机更好匹配，采用变 矩器闭锁控制等措施，可使燃料消耗较手动换档机械式变速器少。由于动变速器结构从杂，零部件较多，原理较深，因此在维修、故障分析方而嬰求有 较高的技术水平。2. 自动变速器的控制电路分析 2.1控制电路的组成及功能电控fl动变速器主要由传感器部分、控制单元部分、执行器部分所组成，如阁3-16所_ 矗小。2.1.1变速器电子控制単元电控自动变速器的控制離元是控制系统的中枢，其主要功能有：(1) 对自动变速器工作所需要的数据进行采集和存储；(2) 对所收集到的数据进行分析和计算，以了解车辆的现行工作状况；(3) 对各个执行元件进行动作指令控制，以实现最后的工作目标；(4) 对整个控制系统进行故障监控，发现有故障出现，则以故障码的形式进行存储， 必要时取用故障保护模式，防止更多的元件损坏；(5) 通过数据线M其它控制单元进行联络，相互协调，并将各个信总存储起来。另外 还同诊断电肭进行联络，便于维修人员进行诊断和维修。2.1.1.1控制单元结构诅然不卜：汽车的控制单元和控制逻辑、程序不M，传感器和执行器 及控制开关也有较大的R别，但其结构蕋本相R。0动变速器控制中.元都巾硬件和软件两部分绀成，硬件基本可以分为微处理器（CPU)和存储器、输入转换装S (A/D)、输出驱动 电路（D/A)和稳定电源；软件就是控制单元屮存储的控制逻辑和程序以及相关的数据，这 是看不见，摸不着的东西，在更换控制中元时需耍拷W处理。(1) 微处理器微处理器是电脑内部的核心，其主要作用是快速完成成千上万次的简单运算，运算的执 行顺序由内部时钟系统控制。微处理器乂称屮央处理器（CPU)，一般分为三个部分：控制 部分、算木/逻辑部分、寄存器部分。控制部分是按照编制好的程序来指令电脑工作，如电 脑内部的数据传输、兑术运兑、程序跳转等。兑木/逻辑部分对采集到的实际数据进行处理 和进行逻辑运算。奇存器主要存储控制单元的数据和程序，并将这些数据和程序送入K它两 个部分。存储器是存储电脑内部程序和数据的电路，分成多个的地址，电脑根据这些地址存取相 应的数据。存储器又可分为随机存储器（RAM)和只读存储器（ROM)两种。随机存储器是一种既可读又可些的存储器，它可以将行车过程中收集到的信息，如节气 M位置信号、水温信号等以二进制的形式存储起来，以被其它控制电路所利用。在断电吋该g-只读#储器用于存储电脑程序和逻辑。程序和逻辑代码山制造商写在芯片上，不能更改， 电脑也只能读取该程序和逻辑，不能写入其他信息，只读存储器屮的程序和逻辑在断电吋不 会去失。可编只读存储器（PROM)在后期工作过程中可以用特定的仪器来改写相关程序，以便 适应不N1的工作环境。(2) 输入转换电路（A/D)电脑只能处理二进制数据，而很多传感器只能提供不断变化的电压或频率信S (通常称 为模拟信号），如，节气门信号、水温信号等。因此需要模数（A/D)转换电路来处理这些 模拟信号，以被电脑处理。(3) 输出转换电路（D/A)电脑输出信号也足二进制的，似接受这些信号的执行器却不一定K接能完成信号的转 接。通常执行2S有数字和模拟式两种，W此，就需要数模（D/A)转换电路，将二进制信号 转换成模拟信号，以便驱动不同的执行器。(4) 软件控制电脑的软件可分为控制程序和控制数据两部分，控制程序是汽车制造厂根据汽车的 性能要求来编制的运行指令集，存储在只读#储器（ROM)或可编只读存储器（PROM) 中，电脑根据各个传感器输送的不M信号，再依据控制程序来计算出佳的输山数值，让变 速器在M佳的状态下丄作，这些程序可以通过特定的仪器设务来写入或茧新改写。如奥迪车 的屮控门锁电脑在更换时要进行编程和设码，通常被称为CODING，否则，中控门锁不 作或工作失调。而控制数据是汽车生产厂家经过大量的实验而得到的标定参数，乜括发动机 的唢油和点火曲线，变速器换档时刻等。控制数据与程序的特定部分相联系，并在控制系统 白检吋保持不变。2.1.2输入信号2.1.2.1车速传感器（VSS) 车速传感器安装在变速器的输出轴上或差速器的主动齿轮上， 有的车辆安装在从动轮上，主要用于检测0动变速器输出轴的转速。0动变速器控制吊元利 用此信号来调节换捫时刻以及所换入合适的捫位。常见的车速传感器有电磁式、舌簧式、霍尔式等。电磁式车速传感器主要巾永久磁铁、感应线阁、等部件组成。如图3-20所示。当输出 轴转动时，套在输出轴上的齿环就一起转动，由丁齿环上W缺U和凸起，因此，在线幽和永 久磁铁组成的传感器屮就产生了磁通M的变换，进而在线圈上产生感生电动势（电压），这 个屯动势的大小随车速的高低作周期性变化。车速越高，感牛电压就越太，周期就越小。传 感器上的线屯阻随温度稍有变化，一般有温度越高，阻值越大。W外不同:乍型的传感器， 其阻值各不相N，通常在500-800Q之间。I停车锁止齿轮2.感应线圈 3.水久磁饮4.车速传器3-20电磁式车速传感器示:S图3-21 簧式午:速传感器示意图舌簧式车速传感器如图3-21所示。它山玻璃筲或朔料管以及管内的两个细长的触头绀 成，并且触头由铁、镍等磁性材料组成。当变速器输出轴上的齿环转动吋，由于钢质齿环上 有缺口和門起，因此，两磁性触头就在磁场的变化作W而结合或断开，进而就会输出不断 变化的幵关信号，此信号的快慢就反映:乍速的大小。对丁这类传感器的检修，首先测量参考 电压，通常柯5V、8V、12V等种类，.其次是用示波器测fi波形，一般为方波信号，随车速 的变化，方波的大小和频率也变化。2.1.2.2节气门位置传感器（TPS)节气门位置传感器是反映发动机节气门开度人小的装 置，而节气门完全是由驾驶员通过加速踏板来控制的。因此节气门位置传感器川于反映发动 机负荷大小。传统上的节气门位置传感器装在节气门轴上，iir节气门轴来驱动。现在新车型 都装的是电子油门，如,奥迪C5A6,丰田公司生产的2004款2.4升佳美,奔驰W220车等， 在这些车上，节气门位置传感器装在电子节气门控制执行器内，装有ECU和TCU的系统， 通常情况下，节气门位置传感器输出的信号首先供给发动机控制中元（ECU),发动机控制 单元再通过信号线或数据线传递给变速器控制单元（TCM)。当然也有例外，如，日产许多 车型的节气门位置传感器将两个不同形式的传感器（开关式和线性式）装成一体，其中一个 信号给发动机控制单元，另一个信号给变速器控制单元使用。1. 线性电位计滑动触点2. 怠速开关A.基准电压B.节气门开度倌号 C.怠速信号D接地甘气门位置传感器输出的是模拟信号。通常有三端子式的或四端子式。叫端子式如图3-22所小-。3-22 W气门位S传感器W意图2.1.2.3冷却液温度传感器（ECT或CTS) 冷却液温度传感器句控制单元输入发动机冷却 水的温度信号，如米水温过低吋，控制单元会适时延迟升档时刻，以改善换裆性能，有的车 辆会控制不能换入高速档，M吋控制单元会阻.lh液力变矩器的锁止离合器工作；当发动机水 温达到正常温度或过高时，控制单元会让变矩器锁止离合器工作，以帮助发动机快速冷却。 结构和温阻特性如图3-23所示。3-23水温传感器示图2.1.2.4发动机转速传感器发动机转速传感器常见的足脉冲式，另有电磁式或霍尔式。其 主要功能是检测发动机转速、发动机曲轴转角。转速传感器通常装在分电器内、曲轴或凸轮 轴端部。结构和工作原理不再重复。2.1.2.5变速器油温传感器在某些车卜.装荇检测变速器内部油温的传感器作为输入裝置。变 速器汕温传感器安装在A动变速器汕底壳的阀体上。它是一个负温度系数的热敏电阻元件， 即温度升高时其内部电阻就会减小，温度降低吋;H:内阻增人。在车辆起步或发动机低速人负份吋，液力变矩器的转速比人、效率低、发热量人、变速 器的油温高。如果油温达到或超过屯脑预定的温度界限，变速器要在较高的发动机转速下换 档。在某些乍型上，当变速器油温传感器山现故障吋变速器会锁定在某一捫位而不换捫，以 保护变速器不受进一步损坏。2.1.2.6空档起动开关（P/N档位开关）空档起动开关一般位于变速器手动轴上或手动选 档杆下方，用于检测手动选档杆的位置。M吋，也起到安全作用，即只有在P/N位吋，才 能起动发动机，否则不能起动发动机。空档起动开关通常科两种类型：一种为逻辑判断型，另一种为触点型。在逻辑判断型中， 約位开关的位置信息足利用开关的几条编码线路传给变速器控制中.元的。如图3-24右所示。 为捫位幵关位置信号屯路，其上的开关触点2、3和4分别与变速器控制单元的插头50、14 和33相连。三个触点的闭矜与断幵可以构成多种组合，分别表示换档位置P、R、N、D、3、 2、1等，从而将捫位信息输送给变速器控制单元。在触点型的档位开关中，当选档杆处于不同的位置时，相应的触点闭合或断开，l1!动变 速器根据不同的合触点，测得选捫杆位置，从而按照不同的程序控制Q动变速器换捫。-上也料s丨丨11 50nVii1-24档位开关示意图 2.1.2.7制动灯开关制动灯开 关位于制动踏板处，用于判断制 动踏板足竹被踩下或松开。如果 制动踏板被踩，则该丌关便将 ffl关信号输送给控制单元，以解 除变矩器离合器的结合，从而防止突然制动时将发动机强制熄火。检杳该开关有几种方法。一足踩制动踏板，看后制动灯足否点亮；二是用诊断屯脑杳看 数据流，看制动开关的状态是否改变；三是用万用表测量开关动作信号。2.1.2.8超速档开关如阁3-25所示。超速档开关川来控制向动变速器的超速档。当超速挡/D0/D OFF 0/D开关指示灯 狀1；开关闭合后，超速档的电路接通，若此吋手动选档杆位于D档位，则随着车速的升高，自 动变速器就会有可能升到超速档。超速档开关断开/口，仪表上就会耔 “0/D OFF”字样显示 (表明超速档关闭），此种情况，fl动变速器将不能升到超速档。ON 0/DBQ3 off3-25超速档开关示意图检查和维修该开关柯一个简单的方法：打开点火开关至仪表灯点亮，然U点按开关，此 时观察仪表上的“ /D OFF”灯足竹熄灭或点亮。如果状态未改变，则需维修或更换。2.1.2.9换档模式选择幵关换档模式选择开关通常位于手动换档杆的旁边，便于司机操作。 所谓换档模式就是指动变速器的换档规律，如换档时刻的早晩、换档汕压的调整等。常见 动变速器的换捫模式哲以下儿种：A：标准模式（standard):该种模式下，N动变速器的换档规律即保证车辆的动力性乂 保证了车辆的经济性，俗话说车辆即有劲又省油。B：经济模式（economic):经济模式是以汽车获得最佳燃油经济性为II标来设计的换 捫规律。当自动变速器在该模式下工作时，其换捫规律应能使发动机转速经常处于经济转速 范围内，改变换捫时刻，换捫点提前了，这样在相同市速下，使发动机转速较低，从而节省 燃J士C：动力模式（sport):动力模式又称运动模式，是以汽车获得敁大动力为目标来设计 的换档规律，使换档点（换档时刻）推迟，以保证有更人的动力输出。在动力模式，ft动 变速器的换档规律能使发动机转速处于较高的转速范園内，从而耔更多的动力输出。D：雪地模式（snmv):雪地模式适用于在雪地上行驶的方式。如果初始位置在2档， 那么当车速降至I椚后，不再升椚。当选椚杆位丁-D位置时，Q动变速器只有3个捫，以 防止车轮打消。上述控制模式并不足每一种电子控制0动变速器都具备的，通常0动变速器只具备上 述中的若干项，早期的动变速器只冇一种换档模式，固化在控制单元中，不能选杼。 2.1.2.10強制降档开关强制降档开关乂称强制低档阀。其作川是在节气门全开或接近全开 吋，强制性地将fl动变速器降低一个或多个档位，以提高驱动轮的驱动力來获得更人的加速 性能。强制降捫阀的工作原理是，从阀输出来主油路的压力油作用丁各换捫阀的与节气门 作川相同的一端，将换档阀阀芯向降档方丨(d移动，从而使N动变速器降档。常见的强制降捫阀有滚轮式和电磁式两种。某些0动变速器采用的足机械滚轮式降捫 阀，当油门踏板踩到企开或接近企开位置时，由节气门拉线驱动的偏心凸轮推动相应的降捫 阀移动，进而改变变速器的运行捫位。电磁式强制降捫阀则是利用电磁阀控制椚位降低，其 结构简图如下图3-26所示。该种降杓开关安装在油门踏板下，当油N踏板快踩到低时，强 制降档开关闭合，电磁阀接通，阀芯在电磁力作用下移动，打开油路，主油路压力油经阀芯 通至各个换捫阀，使换档阀阀芯向降捫方向移动，0动变速器降低一个捫位。制档通换档阀阀芯通主油路加速踏板3-26强制降档开关这里特別提醒的是随着汽车制造技术的飞速发展，控制或影响变速器换捫的输入信号 不仅仅是上而提到的儿种常见传感器或各种开关了。而是各种传感器都有可能控制或影响h 动变速器换杓，这.要是通过汽车N络来实现的。普如新款宝马车，如果空气流量计出故障， 则荇可能影响变速器锁档。看起来风马屮羊不和千的事也荇可能牵连在一起。闪此在以后的 新车维修当中，一定要以M络的概念来修车，不能中.纯地去维修某个局部故障。相关迮接：齐传感器的结构及丄作原理参考发动机的构造与维修、汽车底盘的构造勾维修 (人民交通出版社）和汽车科技15籍屯控系统部分。在自动变速器电控系统中，执行器是电控元发出指令而进行动作的装置。其动作的 准确性直接影响变速器的换档品质好坏。通常按照作川分科换档电磁阀、锁止离合器控制电 磁阀、主汕压控制电磁阀、换档品质控制电磁阀等。按照电脑控制方式分，冇开关式电磁阀、 脉冲式电磁阀等。下面就分別介绍。2.1.3.1脉冲式电磁阀如I冬13-27所示。脉冲忒电磁阀是由电磁线_、阀芯、阀座体等组成， 其作用足控制油路中应用油压的人小。如主油路油压控制，部分蓄压器?压控制，锁止离合 器控制等。1.变速器出口 2.变速器入口 3.接线插座 4.泄压口 5.骨架6.线圈7.限流钢球变速器控制中元输出控制该电磁阀的信号足频率和通电时M均发生变化的电压，似电压 的大小+变，因此该信号又称作脉冲信号。电磁阀在脉冲信号的作用下，不断地反釔开启和 关闭泄油孔，W而相应的油路油压就会发生变化，从W达到调节油压的目的。变速器控制单 元通过改变脉冲宽度来改变电磁阀的工作频率。一般通电时间越长，泄汕就多，汕压就越低， 反之，油压越高。3-27脉动式电磁阀示意图2.1.3.2开关式电磁阀该种电磁阀足M简中.、M常见的电磁阀，其要作用足开启和关闭变 速器相关油路，可用于控制换档电磁阀，某些变矩器锁止离合器电磁阀等。如阁3-28所示。开关式电磁阀通常由电磁线圏、阀芯、阀体座总成等元件组成。它夯 两种工作状态：全幵和全关。当线_不通电流吋，阀芯被汕压推幵，打开泄汕孔，该汕路的油压被泄棹，油压变成尤压力状态。当线圈通电流吋，电磁力使阀芯移动，关闭泄油孔，油 压上升，进而使换档阀两端压力发生变化，换档阀开始移动。相应地完成换档动作。1.液压油入口 2.泄压口 3.接线插座 4.阀芯5.丹架6.线圈7.限流钢球3-28开关式屯磁阀示意阁相关连接：各屯磁阀的结构原理参考发动机的构造维修、汽车底盘的构造 与维修（人民交通出版社）和汽车科技书籍相关部分内容。2.2控制电路的基本原理典型电控ft动变速器的控制电路阁如丨冬I 3-29所示。此阁基本上反映了常见电控円动 变速器的电路结构状况。下而分析控制电路的基本工作原理，从0动变速器控制电路图上看山，蓄电池首先给控制中元提供一个或多个常电源（B)， 然后乂通过点火开关提供二次电源（TG)，通过搭铁端子（GND)搭铁，这样控制单元就有了餹邏1气门nu工作屯源和地线，它可以正常地接收和处理各种信号，并Hi控制各电磁阀工作。制动开关 信g是一种屯源电压信号，通过导线输送给控制单元BK端子，利川此信号以及;K:他信号来 降低捫位至一档。行驶模式选择幵关向控制中元提供的是电源电压信号（PWR)，利用此信号 识别出驾驶员要求运行动力模式，推迟N动变速器的换档时刻。否则是常規模式。节气门位 置传感器将怠速信号K接输送给0动变速器控制中.元，不冋位置的节气门幵度信号通过发动 机电脑与Q动变速器控制电脑之间的数椐线传输，动变速器控制甲.元依此判定发动机的负 荷，进W配合其它信号来控制不N的电磁阀换档。水温传感器信号也是通过数据线从发动机 电脑中取得，G动变速器控制中.元利用此信号来决定换捫时刻的早晩。车速传感器信号肓接 输送到动变速器控制单元端子