汽车自动变速器原理与维修

1,汽车自动变速器原理与维修,第一章自动变速器的结构、原理及 主要部件第二章自动变速器的检测与维修第三章自动变速器检修常用工具及诊断设备第四章自动变速器的试验与分析,2,第一章自动变速器的结构、原理及主要部件,第一节自动变速器的基本结构和工作原理第二节液力传动装置的结构及工作原理第三节电液式控制系统第四节液压控制系统第五节行星齿轮系统,3,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,传统的机械式变速器(指不带液力变矩器的齿轮传动变速器)具有传动效率高、工作可靠、结构简单和价格低廉等优点，但手动变速器必须根据汽车运行条件的变化，由驾驶员随时变更挡位，因此要求驾驶员对离合器踏板、加速踏板和变速操纵杆3个操纵件的操作动作有准确协调的配合，能根据路面交通情况及发动机工作状况准确及时地进行换挡，以保证良好的动力性和经济性。因此，手动机械变速器因换挡频繁、动作多、劳动强度大而分散驾驶员的注意力，增加了行车中的不安全因素，而且由于换挡时刻掌握不好，使发动机不能经常保持在最佳工况下工作。,下一页 返回,4,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,此外，由于换挡时须切断与发动机的联系，导致速度损失，而高挡换低挡时，为达到同步换挡常需在切断动力后加大节气门，使变速器输入轴转速提高，这些都导致汽车的动力性和经济性下降。正是因为机械式变速器存在上述缺点，为满足人们对安全、舒适、节油和排放的要求，汽车设计师们研制设计厂各种各样的自动变速器，它可根据车辆的实际的负载情况自动完成传动比的变化，使发动机在最有效的操作范围内运转。同时，现代轿车上使用自适应控制自动变速器，微机能适合更多的不同性格驾驶员的需求。,上一页 下一页 返回,5,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,一、自动变速器的类型1.从控制方式上看按控制方式的不同，自动变速器可分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。2.从齿轮变速器的类型看按齿轮变速器类型的不同，自动变速器可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器两种:行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数桥车采用;平行轴式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用(如本田ACCORD桥车)。,上一页 下一页 返回,6,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,3.从驱动方式上看按驭动方式的不同，自动变速器可分为后驭动自动变速器和前驭动自动变速器。后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器。纵置发动机前驱动变速器的结构和布置与后驱动自动变速器基本相同。,上一页 下一页 返回,7,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,横置发动机前驱动变速器由于汽车横向尺寸的限制，要求有较小的轴向尺寸，通常将输入轴和输出轴设计成两个轴线的方式，变矩器和齿轮变速器输入轴布置在上方，输出轴布置在下方，减少了变速器总体的轴向尺寸，但增加了变速器的高度。4.根据前进挡的挡位数不同来分自动变速器按前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型轿车装用的自动变速器基本上是4个前进挡，即设有超速挡。目前已经开发出装有5个前进挡自动变速器的轿车。,上一页 下一页 返回,8,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,二、自动变速器基本结构组成自动变速器主要由液力变矩器、控制系统、行星齿轮机构、油泵等几个部分组成。如图1- 1所示。1.液力变矩器液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器汽车中的离合器相似。可在一定范围内实现减速、增矩。2.控制系统新型汽车自动变速器的控制系统有液压式控制系统和电液式控制系统两种。,上一页 下一页 返回,9,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,液压式控制系统包括由许多控制i阅组成的i阅体，总成及液压管路。电液式控制系统除了阀体总成及液压管路之外，还包括微机、传感器、执行器及控制电路等。此外，在自动变速器的外部还设有一个自动变速器的散热器，用于散发自动变速器油在工作过程中产生的热量。3.行星齿轮机构行星齿轮机构包括行星齿轮组和换挡执行机构。换挡执行机构可以使行星齿轮组处于不同的啮合状态，以实现不同的传动比。,上一页 下一页 返回,10,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,4.油泵通常安装在液力变矩器之后，由飞轮通过液力变矩器壳直接驭动，为液力变矩器、控制系统及换挡执行机构的工作提供一定压力的自动变速器油。三、自动变速器的工作原理1.传统液力控制自动变速器传统液力控制自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度变化，自动变换挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转成控制油压，并将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件(离合器和制动器)的油路。这样，工作液压油进入相应的执行元件，使离合器结合或分离，制动器制动或松开，控制行星齿轮变速器的升挡或降挡，从而实现自动变速。,上一页 下一页 返回,11,第一节自动变速器的基本结构和工作原理,2.电控式液力自动变速器电控液力自动变速器是在液力控制自动变速器的基础上增设电子控制系统而形成的，通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温等参数转变为电信号，并输入电子控制信号;换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构动作，从而实现自动换挡，如图1-2所示。,上一页 返回,12,第二节液力传动装置的结构及工作原理,汽车上所采用的液力传动装置通常有液力耦合器和液力变矩器两种，二者均属于液力传动，即通过液体的循环流动，利用液体动能的变化来传递动力。一、液力耦合器1.液力耦合器的结构组成液力耦合器是一种液力传动装置，又称液力联轴器，在不考虑机械损失的情况下，输出力矩与输入力矩相等。它的主要功能有两个，一是防止发动机过载，二是调节工作机构的转速。其结构主要由壳体、泵轮和涡轮3部分组成。,下一页 返回,13,第二节液力传动装置的结构及工作原理,2.液力耦合器的工作原理(1)工作原理 液力耦合器的壳体安装在发动机飞轮上，泵轮与壳体焊接在一起，随发动机曲轴转动而转动，是液力耦合器的主动部分。涡轮和输出轴连接在一起，是液力耦合器的从动部分。泵轮和涡轮相对安装，统称为工作轮。在泵轮和涡轮上有径向排列的平直叶片，泵轮和涡轮互不接触，两者之间有一定的间隙(为34 mm )。泵轮与涡轮装合成一个整体后，其轴线断面一般为圆形，在其腔中充满液压油。当发动机工作时，曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的工作油液在泵轮带动下随之一同旋转，即随工作轮绕轴线做圆周运动。,上一页 下一页 返回,14,第二节液力传动装置的结构及工作原理,同时在离心力的作用下，工作液被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在工作油液冲击力的作用下旋转。冲向涡轮叶片的工作油液沿涡轮叶片向内缘流动，又返回到泵轮的内缘，被泵轮再次甩向外缘。即工作油液沿循环圆箭头所示方向做循环流动。液体质点的流线形成一个首尾相连的环形螺旋线，如图1-3所示。(2)传动特点 在液力耦合器泵轮和涡轮叶片内循环流动的工作油液，从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对工作油液做功，其速度和动能逐渐增大;而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，工作油液对涡轮做功，其速度和动能逐渐减小。,上一页 下一页 返回,15,第二节液力传动装置的结构及工作原理,因此液力耦合器的传动原理是发动动能通过泵轮传给工作油液，工作油液在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。工作油液在循环流动的过程中，除了与泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。根据作用与反作用力相等的原理，工作油液作用在涡轮上的转矩应等于泵轮作用在工作油液上的转矩，即发动机传给泵轮的转矩与涡轮上输出的转矩相等。这就是液力锅合器的传动特点。(3)传动效率 液力耦合器的传动效率等于涡轮转速与泵轮转速之比。涡轮与泵轮的转速差越大，传动比越小，传动效率就越低;反之，涡轮与泵轮的转速差越小，传动比越大，传动效率就越高。,上一页 下一页 返回,16,第二节液力传动装置的结构及工作原理,二、液力变矩器1.液力变矩器的结构组成液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油(ATF)为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。典型的液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成，如图1-4所示，是由铝合金精密铸造或用钢板总压而成，在它们的环状壳体中径向排列着许多叶片。(1)泵轮泵轮是液力变矩器的输入元件，位于液力变矩器后端，与变矩器壳体刚性连接。变矩器壳体总成用螺栓固定发动机曲轴后端，随发动机曲轴一起旋转。,上一页 下一页 返回,17,第二节液力传动装置的结构及工作原理,(2)涡轮 涡轮是液力变矩器的输出元件，它通过花键孔与行星齿轮系统的输入轴相连。涡轮位于泵轮前方，其叶片面向泵轮叶片。(3)导轮 导轮位于涡轮和泵轮之间，是液力变矩器的反应元件，通过单向离合器单方向固定在导轮轴或导轮套管上。泵轮、涡轮和导轮装配好后，会形成断面为循环圆的环状体，在环形内腔中充满液压油。2.液力变矩器的工作原理(1)与液力耦合器的比较与液力耦合器一样，液力变矩器在正常工作时，储存于环形腔内的油液，除有绕变矩器轴线的圆周运动外，还有在循环圆中的循环流动，故可将转矩从泵轮传至涡轮。,上一页 下一页 返回,18,第二节液力传动装置的结构及工作原理,与液力耦合器不同的是，液力变矩器不但能传递转矩，而且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮转速的不同自动地改变涡轮所输出的转矩值，即“变矩”。液力变矩器之所以能起变矩作用，是因为在结构上比耦合器多一个导轮机构。在液体循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一反作用力矩，使涡轮输出的转矩不同于泵轮输入的转矩。 (2)工作原理现以变矩器工作轮的展开图来说明液力变矩器的工作原理。沿工作循环圆中间流线将3个工作轮叶片假想地展开，得到泵轮、涡轮和导轮的环形平面，各叶轮叶片的形状和进出口角度也被显示于图中。,上一页 下一页 返回,19,第二节液力传动装置的结构及工作原理,为便于说明，设发动机转速及负荷不变，即变矩器泵轮的转速nB及转矩TB为常数。先以汽车起步工况为例。当发动机运转而汽车还未起步时。当发动机运转而汽车还未起步时，涡轮转速nw为0，如图1-5 (a)所示。变速器油在泵轮叶片带动下，以一定的绝对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片，对涡轮有一作用力，产生绕涡轮轴的转矩，此即液力变矩器的输出转矩。因此时涡轮静止不动，液流则沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向如图中箭头2所示，该液流也对导轮产生作用力矩。然后液流再从固定不动的导轮叶片沿箭头3的方向流回到泵轮中，当液流流过叶片时，对叶片作用有冲击力矩，根据作用力与反作用力定律，液流此时也会受到叶片的反作用且与工作轮的方向有关的力。,上一页 下一页 返回,20,第二节液力传动装置的结构及工作原理,当液力变矩器输出的转矩，经传动系统传到驭动轮上所产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车起步并开始加速，与之相连的涡轮转速nw也从0开始逐渐增加。当涡轮转速增大到一定值时。当涡轮转速增大到一定值时，由涡轮流出的液流正好沿导轮出口方向冲向导轮。由于液体流经导轮时的方向不改变，故导轮转矩T为0,即涡轮转矩与泵轮转矩相等，Tw = TB 。若涡轮转速nw继续增大，液流绝对速度v方向继续向左倾时。如图1-5 (b)中v3所示方向，液流冲击导轮叶片反面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反，则涡轮转矩为前二者转矩之差，即变矩器输出转矩反而比输入转矩小。当涡轮转速nw增大到与泵轮车速相等时，工作液在循环圆内的循环流动停止，不能传递动力。,上一页 下一页 返回,21,第二节液力传动装置的结构及工作原理,三、典型液力变矩器介绍目前在自动变速器上应用较为广泛的有三元件液力变矩器、四元件液力变矩器和带有锁止机构的液力变矩器。1.三元件液力变矩器(1)结构及原理 三元件液力变矩器在自动变速器中最为常见，其结构如图1- 6所示。三元件液力变矩器主要由泵轮、涡轮和导轮组成。变矩器壳由前后两半焊接而成，与壳体前端相连的托盘用螺钉固定于发动机曲轴后端凸缘上，螺钉在圆周上呈不均匀分布状态以确保动平衡。为保证变矩器与曲轴同心，设有专门的导向装置。当变矩器的体积因受热膨胀或受压变形发生变化时，导向装置可沿曲轴的凹槽滑动，使变矩器壳体产生轴向变形，保证变矩器可靠工作。托盘一般用挠性板制成，可产生一定变形量，进一步适应了上述需要。,上一页 下一页 返回,22,第二节液力传动装置的结构及工作原理,泵轮安装有平直的叶片，泵轮轮毅焊在变矩器外壳上，壳自由转动。带有倾斜曲面叶片的涡轮通过涡轮轮毅的花键与变矩器的输出轴相连，铝合金导轮与单向离合器外座圈固连，单向离合器内座圈用花键与固定套管相连而固定不动。(2)工作特点 三元件液力变矩器的工作特点是:工作效率在进入耦合区之前先达到最大值，然后有所下降，进入耦合区后又继续升高。三元件液力变矩器工作可靠，性能稳定，在耦合区效率可达96 %，变矩比为1. 92. 5。2.四元件液力变矩器,上一页 下一页 返回,23,第二节液力传动装置的结构及工作原理,(1)结构特点 为使液力变矩器的工作效率在进入锅合区之前不会显著降低，可将一个导轮分割成两个，分别装在各自的单向离合器上，这就是四元件液力变矩器。(2)工作原理 四元件液力变矩器在工作过程中，两个导轮依次导通。当涡轮转速较低时，两个导轮的单向离合器都处于锁止状态，导轮均固定不动。随着涡轮转速的上升，第一导轮首先导通而与涡轮同向旋转。若涡轮转速继续升高，第二导轮也被导通，于是液力变矩器进入耦合工况。,上一页 下一页 返回,24,第二节液力传动装置的结构及工作原理,3.带有锁止机构的液力变矩器由于液力变矩器的涡轮与泵轮之间存在转速差和液力损失，因此液力变矩器的效率不如普通机械式变速器高。为提高液力变矩器在高传动比工况下的效率和汽车正常行驶时的燃油经济性，绝大部分液力变矩器增设了锁止机构。通过锁止机构的工作，可使变矩器的输入轴与输出轴刚性连接，变液力传动为机械传动，增大传动效率。根据锁止机构结构的不同，带有锁止机构的液力变矩器可分为以下3种类型:由锁止离合器锁止的液力变矩器、由离心式离合器锁止的液力变矩器和由行星齿轮机构锁止的液力变矩器。,上一页 下一页 返回,25,第二节液力传动装置的结构及工作原理,(1)由锁止离合器锁止的液力变矩器 带有锁止机构的液力变矩器中，以锁止离合器作为锁止机构的最为常见，其结构如图1-7所示。锁止离合器的从动盘安装在涡轮轮毅花键上，主动部分压盘(包括传力盘和活塞)与泵轮固连。工作原理:如果油经过油道进入活塞左腔室，推动压盘右移压紧从动盘，离合器接合，泵轮与涡轮固连成一体，于是变矩器输出轴刚性连接。当活塞左腔室油压被卸除后，主、从动部分分离，锁止离合器解除锁止状态，变矩器恢复正常液力传动。当锁止离合器接合时，单向离合器脱开，导轮可在油液中自由旋转。,上一页 下一页 返回,26,第二节液力传动装置的结构及工作原理,(2)由离心式离合器锁止的液力变矩器 由离心式离合器锁止的液力变矩器如图1-9所示。离心式离合器通过单向离合器与涡轮轮毅相连，其外缘通过弹簧(图上未标出)与腹板相连，腹板上固定有若干片摩擦片。工作原理:当离合器处于分离状态时，腹板被弹簧拉向离合器中心。随着涡轮转速的升高，腹板在离心力的作用下外张，靠近变矩器壳。当涡轮达到一定转速时，摩擦片压紧变矩器壳，离合器通过单向离合器带动涡轮旋转。此时，涡轮与泵轮连接成一体。可以看出，离心式离合器的工作状态是由发动机转速和负荷控制的。前面两种锁止机构通常带有减振器总成，由若干减振器弹簧组成。其主要作用是衰减发动机的扭转振动，减小噪声和冲击。减振弹簧的布置有中央和周置两种类型。,上一页 下一页 返回,27,第二节液力传动装置的结构及工作原理,(3)由行星齿轮机构锁止的液力变矩器 这种变矩器的结构特点是在三元件液力变矩器的基础上增加行星齿轮机构。行星架与发动机曲轴相连，是输入元件。太阳轮通过花键与涡轮轴(输出轴)相连。齿圈与泵轮相连，与太阳轮和齿圈同时啮合的行星齿轮安装在行星架上。这种由行星齿轮机构锁止的液力变矩器采用外分流式液力机械传动的传动方式，其动力要经过液力传动和机械传动两种途径。发动机的动能传递给行星架后，一部分经太阳轮传至涡轮轴(机械传动)，另一部分经齿圈传给泵轮，再由涡轮输出(液力传动)。这两种传动方式传递动力的多少取决于变速器所处的挡位。这时可以认为液力变矩器被锁止，泵轮与涡轮连接成一体，通过机械传动的方式传递动力。,上一页 下一页 返回,28,第二节液力传动装置的结构及工作原理,4.分流式变矩器液力变矩器有各种不同的结构，都能达到使变矩器工作更有效的目的。目前有两种广泛采用而与常规变矩器和锁止方式不同的变矩器，都是由福特汽车公司生产的:一种变矩器中含有一个行星齿轮机构，可以实现发动机与变速器之间的机械传动、液力传动或机械液力同时传动;另外一种变矩器同样也可以实现这种传动结果，但它没有采用变矩器行星齿轮机构。(1)早期的分流传动式变矩器 福特AOD变矩器中采用的变矩器并不是一种真正的锁止变矩器，而是以采用分流传动方式达到同样的传动效果。,上一页 下一页 返回,29,第二节液力传动装置的结构及工作原理,这种变速器与变矩器由3根独立的轴连接，分别是变速器输入轴、内轴或中间轴和泵轮轴。变速器输入轴是中空的，并通过变速器的单向离合器或直接挡离合器传递液力输入转矩。输入轴内部是一根内轴或中间轴，由中间轴把液力和机械联合输入转矩传递给变速器中间挡离合器。泵轮轴由变矩器驭动，并且由泵轮轴机械驭动液压泵。这种变矩器可以沿着两条独立的传动路线，一条是机械传动路线，另一条是液力传动路线，把动力传入变速器。在倒挡、1挡和2挡时，发动机的转矩仅通过涡轮经液力传给变速器。在3挡时，转矩分成两条路线传递，大约40%由涡轮传递，大约60%由中间轴传递。在4挡时，发动机转矩完全由机械传递。,上一页 下一页 返回,30,第二节液力传动装置的结构及工作原理,(2)内置多片式离合器的分流变速器 20世纪60年代，在别克特种(Buick Specials)轿车上的双流式变速器就已经采用厂内置多片式离合器的行星齿轮变矩器。福特ATX变速器驭动桥中的变矩器也是分流式变矩器结构。但是它的结构具有内置行星齿轮机构。行星齿轮机构的作用并不是为了增大转矩，而是把输入转矩在机械传动和液力传动之间分流，以减少变矩器的传动损失。工作原理。在变矩器中，两根来自变速器的中空轴以花键与独立的行星齿轮机构元件连接。齿轮机构的中心是太阳轮，太阳轮以花键与涡轮连接。因为涡轮由液力驭动，则涡轮和太阳轮把液力输入传递给变速驭动桥。,上一页 下一页 返回,31,第二节液力传动装置的结构及工作原理,另外一根轴，即中间轴以花键与行星齿轮机构的行星架连接。行星架和中间轴把机械输入传递给变速驭动桥。行星齿轮与齿圈内啮合。齿圈以花键与变矩器壳和减振器组件连接，因此齿圈总是与发动机同速转动。传动过程。分流齿轮式变矩器可以把分阶段增加的机械输入传递给变速驭动桥。在第1挡和倒挡时，这种变矩器以一般方式工作，使发动转矩全部通过液力传动传递给变速驭动桥，如图1-11所示。当变速驭动桥位于前进挡挡位(D)，并且由1挡升入2挡或由2挡升入3挡时，变矩器中的行星齿轮机构将分流传动发动机的转矩。发动机的部分转矩通过涡轮的作用以液力传动，而其余的转矩通过行星齿轮机构以机械传动。,上一页 下一页 返回,32,第二节液力传动装置的结构及工作原理,在2挡和3挡时，发动机的转矩以分流方式传递，因为变速驭动桥的中间挡离合器把变矩器中间轴与变速驭动桥锁止在一起。在2挡时，发动机转矩的38%由涡轮轴以液力传动传递给变速驭动桥，而转矩的62%由中间轴以机械传动方式传递给变速驭动桥。在3挡时，变速驭动桥的中间挡离合器和直接挡离合器都接合。变矩器的齿轮机构与变速器齿轮机构相互作用产生93%的机械传动输入，而有7%的液力传动输入通过涡轮轴传递。变矩器壳上安装有减振器，用以吸收发动机的转矩振动。因为2挡和3挡的工作包括通过齿轮机构机械输入的部分发动机转矩，所以必须把发动机的振动与传动系统其他部件隔离。,上一页 返回,33,第三节电液式控制系统,电子控制自动变速器采用电液式控制系统。这种控制系统由电子控制装置和阀体两大部分组成，即电控液压操纵系统。电液式控制系统是利用电子自动控制的原理来完成各种控制任务的。传感器将汽车及发动机的各种运动参数转变为电信号，微机根据这些电信号，按照设定的控制程序发出控制信号，通过各种电磁阀(换挡电磁阀、油压电磁阀等)来操纵阀体总成各个控制阀的工作，以完成各种控制任务。由于计算机能存储与处理多种换挡规律，电液式控制系统不但可以按汽车行驶的需要选择相应的挡位，而且能实现更复杂、更合理的控制，可得到更理想的燃料经济性和动力性。此外，电液式控制系统还可简化液压系统，提高控制精度和反应速度，并可实现与整车其他控制系统匹配。,下一页 返回,34,第三节电液式控制系统,一、电子控制装置电子控制装置由各种传感器、控制开关、执行器和微机等组成，如图1- 13所示。1.传感器电子控制装置中常用的传感器有节气门位置传感器、车速传感器、输入轴转速传感器、液压油温度传感器等。(1)节气门位置传感器 汽车发动机的节气门是由驾驶员通过节气门踏板来操纵的，以便根据不同的行驶条件控制发动机运转。这些不同条件对汽车自动变速器换挡规律的要求往往有很大不同。经电子控制自动变速器测得节气门的开度，作为微机控制自动变速器挡位变换的依据，从而使自动变速器的换挡规律在任何行驶条件下都能满足汽车的实际使用要求。,上一页 下一页 返回,35,第三节电液式控制系统,(2)车速传感器车速传感器 安装在自动变速器输出轴附近，如图1- 14所示。它是一种电磁感应式转速传感器，用于检测自动变速器输出轴的转速。微机根据车速传感器的信号计算出车速，作为其换挡控制的依据。(3)输入轴转速传感器 输入轴转速传感器的结构、工作原理与车速传感器相同。它安装在行星齿轮变速器的输入轴或与输入轴连接的离合器毅附近的壳体上，用于检测输入轴转速，并将信号送入微机，使微机更精确地控制换挡过程。此外，微机还将该信号和来自发动机控制系统的发动机转速信号进行比较，计算出变矩器的传动比，使油路压力控制过程和锁止离合器控制过程得到进一步的优化，以改善换挡感觉，提高汽车的行驶性能。,上一页 下一页 返回,36,第三节电液式控制系统,(4)液压油温度传感器 液压油温度传感器安装在自动变速器油底壳内的阀板上，用于检测自动变速器的液压油的温度，以作为微机进行换挡控制、油压控制和锁止离合器控制的依据。液压油温度传感器内部是一个半导体热敏电阻，它具有负的温度电阻系数。温度越高，电阻越低，微机根据其电阻的变化测出自动变速器的液压油的温度。2.控制开关电子控制装置中的控制开关有空挡起动开关、自动跳合开关(降挡开关)、制动灯开关、超速挡开关、模式开关、挡位开关等。,上一页 下一页 返回,37,第三节电液式控制系统,(1)空挡起动开关 空挡起动开关用以判断变速杆的位置，防止发动机在驭动挡位时起动。当变速杆位于空挡或驻车位置时，起动开关接通。这时起动发动机，起动开关便向电控单元输出起动信号，使发动机得以起动。如果变速杆位于任一驭动位置，则起动开关断开，发动机不能起动，从而保证使用安全。再者，当变速杆置于不同的位置时，空挡起动开关便接通相关电路，电控单元根据接通电路的信号，控制变速器进行自动换挡。(2)自动跳合开关 自动跳合开关又称降挡开关，它是用来检测加速踏板是否超过节气门全开的位置。当加速踏板超过节气门全开位置时，自动跳合开关便接通，并向电控单元输送信号，这时电控单元即按其内存设置的程序控制换挡，并使变速器自动下降一个挡位，以提高汽车的控速性能。,上一页 下一页 返回,38,第三节电液式控制系统,如果跳合开关短路，则电控单元不计其信号，按变速器杆位置控制换挡。(3)制动灯开关制动灯开关用以判断制动踏板是否踩下。如果踩下，则该开关便将信号输给电控单元，以解除锁止离合器的结合，防止突然制动时发动机熄火。(4)超速挡开关超速挡开关用来控制自动变速器的超速挡。当这个开关打开后，超速挡控制电路接通，此时若变速杆位于D位，自动变速器随着车速的升高而升挡时，最高可升入4挡(即超速挡)。该开关关闭后，调速挡控制电路被断开，仪表盘上的“O/DOFF指示灯随之亮起(表示限制超速挡的使用)，自动变速器随着车速的提高而升挡时，最高只能升入3挡，不能升入超速挡。,上一页 下一页 返回,39,第三节电液式控制系统,(5)模式开关大部分电子控制自动变速器都有一个模式开关，用来选择自动变速器的控制模块，以满足不同的使用要求。所谓控制模式主要是指自动变速器的换挡规律。常见的自动变速器的控制模式有以下几种。标准模式。标准模式是指换档规律介于经济模式和动力模式之间的一种换档模式。它兼顾了动力性和经济性，使汽车既有一定的动力性，又有较佳的燃油经济性。经济模式。这种控制模式是以汽车获得最佳的燃油经济性为目标来设计换档规律的。当自动变速器在经济模式状态下工作时，其换档规律应能使发动机在汽车行驶过程中经常处在经济转速范围内运转，从而提高了燃油经济性。,上一页 下一页 返回,40,第三节电液式控制系统,动力模式。这种控制模式是以汽车获得最大的动力性为目标来设计换档规律的。在这种控制模式下，自动变速器的换档规律能使发动机在汽车行驶过程中经常处在大功率范围内运转，从而提高了汽车的动力性和爬坡能力。 (6)挡位开关挡位开关位于自动变速器手动阀摇臂轴上或变速杆下方，用于检测变速杆的位置。它由几个触点组成。当变速杆位于不同位置时，相应的触点被接通。电控单元根据被接触的触点，测得变速杆的位置，从而按照不同的程序控制自动变速器的工作。3.执行器电子控制装置中的执行器是各种电磁阀。常见的有开关式电磁阀和脉冲线性式电磁阀两种。,上一页 下一页 返回,41,第三节电液式控制系统,(1)开关式电磁阀 开关式电磁阀的作用是开起或关闭液压油路，通常用于控制换挡阀及变速器锁止控制阀的工作。开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、回位弹簧、阀芯和阀球组成。它有两种工作方式:一种是让某一条油路保持油压或泄空，即当电磁线圈不通电时，阀芯被油压推开，打开泄油孔，该电磁阀线圈通电时，电磁阀使阀芯下移，关闭泄油孔，使油路油压上升。另一种是开启或关闭某一条油路，即当电磁线圈不通电时，油压将阀芯推开，阀球在油压作用下关闭泄油孔，打开进油孔，使主油路压力油进入控制油道，;当电磁线圈通电时，电磁力使阀芯下移，推动阀球关闭进油孔，打开泄油孔，控制油道内的压力油由泄油孔泄空示。,上一页 下一页 返回,42,第三节电液式控制系统,(2)脉冲线性式电磁阀 脉冲线性式电磁阀的结构与开关式相似，也是由电磁线圈、衔铁、阀芯等组成。它通常用来控制油路中的油压。当电磁线圈通电时，电磁力使阀芯或滑阀开启，液压油经泄油孔排出，油路压力随之下降。当电磁线圈断电时，阀芯或滑阀在弹簧弹力的作用下将泄油孔关闭，使油路压力上升。脉冲线性式电磁阀一般安装在主油路或减振器背压油路上，微机通过这种电磁阀在自动变速器升挡或降挡的瞬间使油压下降，进一步减少换挡冲击，使挡位的变换更加柔和。4.电控单元及控制电路,上一页 下一页 返回,43,第三节电液式控制系统,各种车型自动变速器的电子控制装置的结构，特别是微机内部结构、控制程序的内容、传感器、控制开关的配置和类型、控制电路的布置方式等往往有很大的不同。各种自动变速器微机的控制内容和方式虽然不完全相同，但却有很多相似之处，通常有以下一些控制内容。(1)换挡控制 换挡控制即控制自动变速器换挡时刻，也就是汽车达到某一车速时，让自动变速器升挡或降挡。它是自动变速器微机最基本的工作内容。自动变速器的换挡时刻对汽车的动力性和燃油经济性有很大影响。对于汽车的某一特定行驶工况来说，有一个与之相对应的最佳换挡时机或换挡车速。微机应使自动变速器在汽车任何行驶条件下都按最佳换挡时刻进行换挡，从而使汽车的动力性和燃油经济性等各项指标达到最优。,上一页 下一页 返回,44,第三节电液式控制系统,汽车的最佳换挡车速主要取决于汽车行驶时的节气门开度。不同节气门开度下的最佳换挡车速可以用自动换挡图来表示，如图1- 17所示。由图中可知，节气门开度越小，汽车的升挡车速和降挡车速越低，反之，节气门开度越大，汽车的升挡车速和降挡车速越高。汽车自动变速器的变速杆或模式开关处于不同位置时，对汽车的使用要求也有所不同，因此其换挡规律也应作相应的调整。微机将汽车在不同使用要求下的最佳换挡规律以自动换挡图的形式存储在存储器中。,上一页 下一页 返回,45,第三节电液式控制系统,在汽车行驶中，微机根据挡位开关和模式开关的信号从存储器内选择出相应的自动换挡图，再将从车速传感器和节气门位置传感器测得的车速、节气门开度与自动换挡图进行比较;根据比较结果，在达到设定的换挡车速时，微机便向换挡电磁阀发出电信号，以实现挡位的自动变换，如图1- 18所示。(2)油路压力控制 电液式控制系统中的主油路油压由主油路调压阀来调节的。早期的电液式控制系统还保留了液力式控制系统中由节气门拉索控制的节气门，并让主油路高压阀的工作受控于节气门产生的节气门油压，并让主油路调压阀的工作受控于节气门产生的节气门油压，使主油路油压随着发动机负荷的增大而增加，以满足传递大转矩时对离合器、制动器等换档执行元件液压缸工作压力的需要。,上一页 下一页 返回,46,第三节电液式控制系统,目前一些新型电子控制自动变速器的电液式控制系统则完全取消了由节气门拉索控制的节气门阀，它们的节气门油压由一个油压电磁阀来产生。油压电磁阀是一种脉冲线性式电磁阀，微机根据节气门位置传感器测得的节气门开度，计算并控制送往油压电磁阀的脉冲信号的占空比，以改变油压电磁阀排油孔的开度，产生随节气门开度变化的油压(即节气门油压)。节气门开度越大，脉冲信号的占空比越小，油压电磁阀的排油孔开度越小。这一节气门油压被反馈到主油路调压阀，作为主油路调压阀的控制压力，使主油路高压阀随着节气门度的变化改变所调节的主油路油压的最佳值，并将驱动油泵的动力损失减少到最小。,上一页 下一页 返回,47,第三节电液式控制系统,除正常的主油路油压控制外，微机还可以根据各个传感器测得的自动变速器工作条件，在一些特殊情况下，对主油路油压作适当的修正，使油路压力控制获得最佳效果。(3)自动模式选择控制 液力控制自动变速器和早期的电子控制自动变速器都设有模式开关，包括经济模式、普通模式或动力模式。在不同的模式下，自动变速器的换挡规律有所不同，以满足不同的使用要求。目前一些新型的电子控制自动变速器由于采用厂由大规模集成电路组成的微机，具有很强的运算和控制功能，并具有一定的智能控制能力，因此这种自动变速器可以取消模式开关，由微机进行自动模式选择控制。,上一页 下一页 返回,48,第三节电液式控制系统,微机在进行自动模式选择控制时，主要参考换挡手柄的位置及加速踏板被踩下的速度，以判断驾驶员的目的，自动选择控制。当变速杆位于前进低档(“S”、“L”)时微机只选择动力模式。当变速杆位于前进档(D)且加速踏板被踩下的速率较低时，微机选择经济模式;当加速踏板被踩下的速率超过控制程序中所设定的速率时，微机由经济模式转变为动力模式。在前进档(D)中，微机选择动力模式之后，一旦节气门开度低于1/8时，微机即由动力模式转换为经济模式。,上一页 下一页 返回,49,第三节电液式控制系统,(4)锁止离合器控制 电子控制自动变速器的变矩器中的锁止离合器的工作是由微机控制的。微机是按照设的控制程序，通过一个电磁阀(称为锁止电磁阀)来控制锁止离合器的结合或分离。正确的锁止离合器控制控制程序应当是既满足自动变速器的工作要求，保证汽车的行驶能力，又能最大限度地降低燃油消耗。自动变速器在各种工作条件下的最佳锁止离合器控制程序被事先存储在微机的存储器内。微机根据变速器的挡位、控制模式等工作条件选择出相应的锁止控制程序，再将车速、节气门开度与锁止程序进行比较。当车速足够高，且其他各种因素均满足锁止条件时，微机即向锁止电磁阀输出电信号，使锁止离合器结合，实现变矩器的锁止。,上一页 下一页 返回,50,第三节电液式控制系统,早期的电子控制自动变速器中，控制锁止离合器工作的锁止电磁阀是采用开关电磁阀，即通电时锁止离合器结合，断电时锁止离合器分离。目前许多新型电子控制自动变速器采用脉冲线性式电磁阀作为锁止电磁阀，微机在控制锁止离合器结合时，通过改变脉冲电信号的占空比，让锁止电磁阀的开度缓慢增大，以减小锁止离合器结合时所产生的冲击，使锁止离合器的结合过程变得更加柔和。(5)发动机制动控制 目前一些新型电子控制自动变速器的强制离合器或强制制动器的工作也是由微机通过电磁阀控制的。微机按照设定的发动机制动控制程序，在变速杆位置、车速、节气门开度等因素满足一定条件时，强制离合器或制动器的控制油路，使之结合或制动，让自动变速器具有反向传递动力的能力，在汽车滑行时以实现发动机制动。,上一页 下一页 返回,51,第三节电液式控制系统,(6)改善换挡感觉的控制随着微机性能的不断提高，电子控制自动变速器控制系统的控制范围越来越广泛，控制功能也越来越多，可以采用多种方法来控制自动变速器的换挡过程，以改善换挡感觉，提高汽车的乘坐舒适性。目前常见的改善换挡感觉的控制功能有以下几种。换档油压控制。在升档或降档的瞬间，微机通过油路压力电磁阀适当降低主油路油压，以减小换档冲击，改善换档感觉。也有一些控制系统是通过电磁阀在换档时减小减振器活塞的背压，以减缓离合器或制动器液压缸内油压的增长速度，达到减小换档冲击的目的。,上一页 下一页 返回,52,第三节电液式控制系统,减转矩控制。在换档瞬间，通过延迟发动机的点火时间以减少喷油量，暂时减小发动机的输出转矩，以减小换档冲击和输出轴的转矩波动。这种控制的执行过程是:自动变速器的微机在自动升档和降档的瞬间，通过电路向发动机微机发出减小转矩控制信号，发动机微机接收到这一信号后，立即延迟发动机点火时间或减小喷油量，执行减转矩控制，并在执行完这一控制后，向自动变速器微机发回已减转矩信号。N-D换档控制。这种控制是在变速杆由停车档或空档(P或N)位置换至前进档或倒档(D或R)位置，或相反地由D位或R位换至P位或N位时，通过调整发动机喷油量，将发动机的转速变化减至最低程度，以改善换档感觉。,上一页 下一页 返回,53,第三节电液式控制系统,(7)使用输入轴转速传感器的控制 目前一些新型电子控制自动变速器设有输入轴转速传感器，微机通过这一传感器可以检测出自动变速器输入轴的转速，并由此计算出变矩器的传动比(即泵轮和涡轮的转速之比)以及发动机曲轴和自动变速器输入轴的转速差，从而使微机更精确地控制自动变速器的工作。特别是微机在进行换挡油路压力控制、减转矩控制、锁止离合器控制时，利用这一参数进行计算，可使这些控制的持续时间更加精确，从而获得最佳的换挡感觉和乘坐舒适性。(8)故障自诊断和失效保护功能电子控制自动变速器是在电子控制装置中微机的控制下工作的。,上一页 下一页 返回,54,第三节电液式控制系统,微机根据各个传感器测得的有关信号，按预先设定的控制程序，通过向各个执行器发出相应的控制信号来控制自动变速器的工作。如果电子控制装置中的某个传感器出现故障，不能向微机输送信号，或某个执行元件损坏，不能完成微机的控制指令，就会影响微机对自动变速器的控制，使自动变速器不能正常工作。为了及时地发现自动变速器是否保持最基本的工作能力，以维持汽车行驶，便于汽车进厂维修，目前许多电子控制自动变速器的电子控制装置具有故障自诊断和失效保护功能。这种电子控制装置在微机内设有专门的故障自诊断电路，它在汽车行驶过程中不停地监测自动变速器电子控制装置中所有传感器和部分执行器的工作。一旦发现某个传感器或执行器有故障，工作不正常，它立即采取以下几种保护措施。,上一页 下一页 返回,55,第三节电液式控制系统,在汽车行驶时，自动变速器故障警告灯亮起，则应立即将汽车送至维修厂检修。将检测到的故障内容以故障码的形式存储在微机的存储器内。传感器出现故障时，微机所采取的失效保护功能有以下几点。节气门位置传感器出现故障时，微机根据怠速开关的状态进行控制。车速传感器出现故障时，微机不能进行自动换档控制，此时自动变速器的档位由变速杆的位置决定。,上一页 下一页 返回,56,第三节电液式控制系统,输入轴转速传感器出现故障时，微机停止减转矩控制，换档冲击有所增大。液压油温度传感器出现故障时微机按液压油温度为80的设定进行控制。执行器出现故障时，微机所采取的失效保护功能有以下几点。换档电磁阀出现故障时，不同的微机有两种不同的失效保护功能。一种是不论有几个换档电磁阀出现故障，微机都将停止所有换档电磁阀的工作。另一种是几个换档电磁阀中有一个出现故障时，微机控制其他无故障电磁阀工作，以保证自动变速器仍能自动升档或降档，但会失去某些档位，而且升档或降档规律有所变化。,上一页 下一页 返回,57,第三节电液式控制系统,强制离合器或强制制动器电磁i阅出现故障时，微机停止电磁i阅的工作，让强制离合器或强制制动器始终处于接合状态，这样汽车减速时总有发动机制动作用。 锁止电磁阀出现故障时，微机停止锁止离合器控制，使锁止离合器始终处于分离状态。油压电磁阀出现故障时，微机停止锁止离合器控制，使油路压力保持最大。二、阀体电液式控制系统的控制阀也是采用由各种控制阀组成的阀体，它和液压式控制系统的阀体具有相似的结构。,上一页 下一页 返回,58,第三节电液式控制系统,早期的电液式控制系统阀体中的换挡阀和变矩器锁止控制阀的工作是由微机通过电磁阀来控制，其余的控制阀的结构、工作原理与液压式控制系统基本相同。目前新型电液式自动变速器的阀板除了换挡阀和变矩器锁止离合器的锁止控制阀的工作由微机通过电磁阀来控制之外，还取消了由节气门拉索操纵的节气门阀，而使用由微机控制的油压电磁阀来产生节气门油压，并让主油路调压阀的工作受控于油压电磁阀。1.换挡阀电液式控制系统换挡阀的工作完全由换挡电磁阀控制。其控制方式有两种:一种是加压控制，即通过开启或关闭换挡阀控制油路的泄油孔来控制换挡阀的工作;另一种是泄压控制，即通过开启或关闭换挡阀控制油路的泄油孔来控制换挡阀的工作。,上一页 下一页 返回,59,第三节电液式控制系统,(1)加压控制方式加压控制方式的工作原理如图1- 19所示。压力油经电磁阀后，通至换挡电磁阀的左端，当电磁阀关闭时，没有油压作用在换挡电磁阀左端，换挡电磁阀在右端弹簧力的作用下移向左端(图1-19 (a);当电磁阀开启时，压力油作用在换挡电磁阀左端，使换挡电磁阀克服弹簧力右移(图1-19 (b)，从而改变油路，实现挡位变换。(2)泄压控制方式有4个前进挡的自动变速器通常有3个换挡阀，这3个换挡阀可以分别由3个换挡电磁阀来控制，也可以只用2个电磁阀来控制，并通过3个换挡阀之间油路的互锁作用实现4个挡位的变换。目前大部分电子控制自动变速器采用由两个电磁阀操纵3个换挡阀的控制方式。,上一页 下一页 返回,60,第三节电液式控制系统,这种换挡控制的工作原理如图1- 20所示。它采用泄压控制的方式。由图中可知，1挡-2挡换挡阀和3挡-4挡换挡阀由电磁阀A控制，2挡-3挡换挡阀则由电磁阀B控制。电磁阀不通电时关闭泄油孔，来自手动阀的主油路压力油通过节流孔后作用在各换挡阀右端，使阀芯克服弹簧力左移。电磁阀通电时泄油孔开启，换挡阀右端压力油被泄空，阀芯在左端弹簧力的作用下右移。2.锁止离合器控制阀一种电控式自动变速器的锁止电磁阀采用开关式电磁阀，主油路压力油经节流孔作用在锁止离合器控制阀的右端，锁止离合器控制阀的左端作用着弹簧力。,上一页 下一页 返回,61,第三节电液式控制系统,当车速、节气门开度等因素未达到锁止条件时，锁止电磁阀不通电，电磁阀的排油孔开启，作用在锁止离合器控制阀右端的控制油压下降，使阀芯在弹簧的作用下处于右位，来自变矩器阀的压力油经锁止离合器控制阀同时作用在变矩器内锁止离合器活塞两侧，从而使锁止离合器处于分离状态。当车速、节气门开度等因素满足锁止条件时，微机向锁止电磁阀发出信号，电磁阀排油孔关闭，作用在锁止离合器控制阀右端的控制油压上升，阀芯在右端控制油压作用下左移，此时锁止离合器活塞右侧的自动变速器油经锁止离合器控制阀泄压，活塞左侧的变矩器油将活塞压紧在变矩器壳体上，使锁止离合器处于接合状态。,上一页 下一页 返回,62,第三节电液式控制系统,另一种锁止电磁阀(脉冲式电磁阀)目前用于一些新型的电控式自动变速器上，锁止电磁阀采用脉冲式电磁阀，使微机可以利用脉冲电信号占空比大小来调节锁止电磁阀的开度，以控制作用在锁止离合器控制阀右端的油压，由此调节锁止离合器控制阀左移时排油孔的开度，从而控制锁止离合器活塞右侧油压的大小。,上一页 返回,63,第四节液压控制系统,目前所使用的自动变速器都离不开液压控制系统，而液压控制系统的液压油是由供油系统所提供的，因此供油系统是汽车自动变速器中不可缺少的重要组成部分。一、液压泵液压泵通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驭动。在变速器的供油系统中，常用的液压泵有转子泵、叶片泵和内啮合齿轮泵。由于自动变速器的液压系统属于低压系统，其工作油压通常不超过2 MPa，因此应用最广泛的是齿轮泵。1.摆线转子泵,下一页 返回,64,第四节液压控制系统,(1)结构摆线转子泵由一对内啮合的转子、泵壳和泵盖(图中未标出)等组成，如图1- 23所示。内转子为外齿轮，其齿廓曲线是外摆线。外转子为内齿轮，齿廓曲线是圆弧曲线。内、外转子的旋转中心不同，两者之间有偏心距。一般内转子的齿数为4, 6, 8,10等，而外转子比内转子多一个齿。内转子的齿数越多，出油脉动就越小。通常自动变速器上所用摆线转子泵的内转子都是10个齿。(2)特点摆线转子泵是一种特殊齿形的内啮合齿轮泵，它具有结构简单、尺寸紧凑、噪声小、运转平衡、高速性能良好等优点。其缺点是流量脉动大，加工精度要求高。,上一页 下一页 返回,65,第四节液压控制系统,2.叶片泵(1)结构叶片泵由定子、转子、叶片、壳体及泵盖等组成。转子由变矩器壳体后端的轴套带动，绕其中心旋转。定子是固定不动的，转子与定