课题四项目4电控

1、 项目项目4 自动变速器电子控制系统自动变速器电子控制系统 一、电子控制系统的结构、原理 全液压控制系统与电子控制系统的区别 仅在于全液压式是靠作用在换档阀两端的 调速器油压和节气门油压的压力差使换档 阀动作，完成自动升降档，而电子控制系 统则是控制单元根据行驶工况控制换档电 磁阀通断电，使换档阀两端泄油与否，使 换档阀动作，从而完成自动升降档。 一、电子控制系统的结构、原理 电控系统主要由各种传感器及开关信号、变速 器控制电脑（ECU）、执行器及控制电路组成。 1.传感器及开关信号 传感器包括节气门位置传感器、发动机转速 传感器、车速传感器、输入轴转速传感器、变速 器油温传感器、冷却液温度传

2、感器、制动开关、 超速档开关、模式选择开关、档位开关、空档启 动开关等。 一、电子控制系统的结构、原理 （1）节气门位置传感器 节气门位置传感器装在节气门体上，与节气门轴联动。 当驾驶员踏动油门时，节气门位置传感器便与之联动， 并以电压信号的形式反应节气门的开度。电脑根据反应 节气门开度的电压信号的大小，得知发动机负荷的大小， 以控制自动变速器换挡点及油路油压节气门位置信号是 控制换挡的重要依据。 自动变速器 ECU 利用节气门位置信号进行以下控制： 用来确定换档时刻和换档曲线。 调节主油压力。 图4-4-2 节气门位置传感器 a )节气门位置传感器 b )节气门位置传感器线路构成 一、电子控

3、制系统的结构、原理 （2）车速传感器 车速传感器用来测取汽车行驶的速度， 对于后轮驱动的车型，车速传感器多安装 在变速器输出轴上；对于前驱车型，车速 传感器除安装在输出轴上外，还可能安装 在变速驱动桥半轴上。 一、电子控制系统的结构、原理 电磁感应式车速传感器 该车速传感器安装在变速器输出轴 附近，为了获取感应信号，须靠近 装在输出轴上的驻车锁止齿轮或感 应转子（图 4-4-3a）。它主要由永 久磁铁和电磁感应线圈两部分组成， 其工作原理见图4-4-3b。当输出轴 转动时，驻车锁止齿轮或感应转子 的凸齿不断地靠近和离开车速传感 器，使感应线圈内的磁通量发生变 化，从而产生交流感应电压。车速 越

4、高，输出轴转速就越高，感应电 压的脉冲频率也就越高。电控单元 则按照单位时间内感应出的电压脉 冲频率数，计算出输出轴转速，然 后换算成车速。 一、电子控制系统的结构、原理 光电式车速传感器 如图4-4-4所示，传感器上有发光二极管、光敏元件以及转速表齿轮软轴 驱动的遮光板。其工作原理可用图4-4-5来说明。当遮光板没有遮光时， 发光二极管的光线射到光敏晶体管上，晶体管的集电极中有电流通过， 该管导通，同时晶体管 Trl 也导通，因此在 Si 端子上有5V 电压输出。脉 冲频率取决于车速，其中每转一圈，传感器就有20个脉冲输出。电控单 元则根据脉冲数计算出车速。 图4-4-4光电式车速传感器结构

5、 1遮光板 2光耦合部件 图4-4-5 光电式车速传感器的工作原理 一、电子控制系统的结构、原理 （3）输入轴转速传感器 输入轴转速传感器也称涡轮轴转速传感器 ，用于 检测自动变速器输入轴的转速，其作用是： 利用输入轴转速传感器信号与输出轴转速传感 器（车速）信号一起计算出自动变速器的传动比。 利用输入轴转速传感器信号与发动机转速信号 计算变矩器锁止离合器的滑动速度 利用输入轴转速传感器信号与车速传感器信号 感应换档时刻，并进行换档时的油压调节及推迟 点火，以减小换档冲击。 一、电子控制系统的结构、原理 （4）发动机转速传感器 自动变速器控制 ECU 利用 发动机转速信号与变速器输 入轴转速信

6、号进行比较以判 断锁止离合器的打滑状态， 从而调整合适的变矩器锁止 离合器（ TCC ) 控制电磁 阀的调制脉冲（脉冲的占空 比）。发动机转速信号是由 发动机控制 ECU 传送给自 动变速器控制 ECU ，传递 力式可分为专线和数据总线 两种。 图4-4-6 发动机转速传感器 1磁场 2永久磁铁 3传感器壳 4缸体 5软铁芯 6线圈绕组 7间隙 8带参考标记的讯号盘 一、电子控制系统的结构、原理 （5）发动机冷却液温度传感器 发动机冷却液温度传感器用于检测发 动机的工作温度，并将其温度转变为电压 信号传送给发动机 ECU 。发动机冷却液温 度信号由发动机控制 ECU 传送给自动变速 器控制单元

7、，传递方式可分为专线和数据 总线两种。其作用是： 确定换档曲线。 控制锁止离合器的接合。 一、电子控制系统的结构、原理 （6） 自动变速器油温传感器 自动变速器油温传感器的功用是监控自动 变速器油液的温度，将其温度变化转变为 电压信号传送给自动变速器电控单元，作 为电控单元进行换档控制、油压控制、锁 止离合器控制的依据。 一、电子控制系统的结构、原理 2.控制开关 自动变速器电控单元除了接收各传感器的 信号外，还接收各控制开关的信号，以执 行相应的操作。电控自动变速器中常用的 开关有超速档开关、空档起动开关（ P / N 开关）、模式开关、强制降档开关和制动 灯开关等。 一、电子控制系统的结构

8、、原理 （1）超速档控制开关 超速档控制开关通 常安装在自动变速器操纵手柄上，其功用 是控制自动变速器的超速档。如果变速器 操纵手柄处于 D 位，接通超速档开关，仪 表板上的“O/D OFF ”指示灯熄灭，自动变 速器档位随着车速的升高而升时，最高可 升到超速档；而开关关断时， “O/D OFF ” 指示灯点亮，无论车速怎样高，自动变速 器都不会升到超速档。 一、电子控制系统的结构、原理 (2) 驻车空档起动开关 驻车空档起动开关也称 P / N 开关或 PNP 开关，大众 车系将驻车空档起动开关称为多功能开关，它位于变速 器壳体上，由操纵手柄控制，与手动阀操纵销轴连动。 驻车空档起动开关的作

9、用是： 感知变速杆位置并将此状态信号送给自动变速器控制 ECU。 操纵手柄位于 R 位时接通倒车灯。 操纵手柄位于 P 或 N 位时，可起动发动机；在除此以外 的档位，起动机不工作。 一、电子控制系统的结构、原理 （3）模式选择开关信号 模式选择开关义称程序选择开关，用于选择变速器的控制 模式，即选择自动变速器的换档规律，以满足不同的行驶 要求。模式选择开关一般安装在操纵手柄旁边 。 一、电子控制系统的结构、原理 （4）强制降档开关 强制降档开关安装在加速踏板 的后面或节气门体上，用来检 测加速踏板打开的程度，强制 降档开关与电控单元连接如图 4-4-11。当加速踏板超过节气 门全开位置时，强

10、制降档开关 接通，并向电控单元输送信号， 这时电控单元按其设置的程序 控制换档，并使变速器降一个 档位，的以提高汽车加速性能。 一、电子控制系统的结构、原理 （5）制动灯开关信号 制动灯开关安装在制动踏板支架上，当踩下制动 踏板时，开关闭合，将制动信号送给自动变速器 电控单元和制动灯。制动信号的作用有： 控制变速杆锁止电磁阀的工作，只有当踩下制 动踏板后，变速杆才能从 P 档拨出。 控制变矩器锁止离合器（ TCC ）的工作，当 自动变速器电控单元收到制动信号后，控制锁止 离合器立即释放或车速降低至某一值后再释放。 一、电子控制系统的结构、原理 （6）巡航控制信号 有些车辆设有巡航控制系统，在交

11、通情况比较好的情况下 启动巡航控制系统可以减轻驾驶员的劳动强度。 一、电子控制系统的结构、原理 （7）油路液压开关 有些自动变速器在油路上设有液压开关， 当自动变速器指令该油路充油或泄压时， 液压开关向电控单元反馈一个信号，电控 单元根据液压开关的状态判断该油路液压 是否正常，从而采取相应的措施。 一、电子控制系统的结构、原理 3.执行器 电磁阀 电控自动变速器的执行器主要是指各电磁阀，其 功用是根据变速器电控单元的指令接通、切断或 部分接通、部分切断液压回路，以实现以自动变 速器的换档、变矩器锁止、主油压调节、发动机 制动等项内容的控制。 根据作用不同，可分为换 档电磁阀、锁止电磁阀、油压控

12、制电磁阀等三种； 一、电子控制系统的结构、原理 （1）开关式电磁阀开关式电磁阀 有接通（ON）和断开（OFF ） 两种状态，故称开关式电磁阀， 其功用是开启或关闭电控自动变 速器的油路，以控制换档阀及变 矩器锁止离合器的锁止阀。开关 式电磁阀多用于换档阀，目前新 款自动变速器变矩器锁止离合器 的控制都已采用脉宽调制式电磁 阀。结构见图4-4-14。 图4-4-14开关式电磁阀 一、电子控制系统的结构、原理 （2）脉冲宽度调制式电磁阀 脉冲宽度调制式（ PWM ）电磁阀又称渐 进式电磁阀，结构见图4-4-15。其作用是控 制油路中的油压大小。 一、电子控制系统的结构、原理 4.变速器电子控制单元

13、 电控自动变速器可与发动机电子燃油喷射系统 共用一个电控单元,也可独立使用电控单元。电控 单元是电子控制系统的核心，由接收/放大装置、 处理/运算器和输出装置3部分组成。 接收/放大装置接收各种传感器信号，并对其 放大或进行A/D转换；处理器将这些信号参照内 存中的数据进行运算，根据运算结果做出是否换 档、变矩器锁止等决定，再由输出装置将控制信 号输送给电磁阀。 一、电子控制系统的结构、原理 虽然不同车型的电控自动变速器的控制单元 、控制程序、传感器、 控制开关、执行器的数量及安装位置有所不同，但其基本控制原理及 内容仍是相同的。 （1）换档控制 不同模式下的换档控制。 重叠换档控制。 “模糊

14、逻辑”控制。 （2）主油压控制 在节气门开度较小时，变速器所传递的转矩较小，各离合器和制 动器不易打滑，主油路压力可以降低。 车辆在低速档行驶时，变速器所传递的转矩较大，主油路压力要增 高。在高速档行驶时，所传递的转矩较小，主油压可以降低。 因变速器倒档使用时间较少，为减小变速器尺寸，倒档执行机构的 离合器或制动器尺寸都做得较小，为避免出现打滑，在倒档时需提高 操纵油压。 一、电子控制系统的结构、原理 （3）变矩器锁止离合器控制 （4）换档品质控制 控制换档油压。 减小转矩控制。 N R 和 N D 换档控制。 （5）发动机制动作用控制 （6）超速档行驶控制 （7）自动变速器 ECU 与发动机

15、控制 ECU 通信 （8）电控白动变速器故障自诊断及失效保护功能 故障警告灯。 故障码。 失效保护程序。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分析 电子控制自动变速器是通过电磁阀对油 路进行控制完成自动换档的。现在以丰田 A140E为例进行电子控制液压油路分析。 该变速器是标准辛普森行星齿轮变速器。 有七个液控执行元件、三个机构执行器 （单向离合器）。操纵杆有P、R、N、D、 2、L六个位置。在各个不同位置时，元件 工作情况如表4-4-3。 注：*只能降档，不能升档。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分析 P档油路分析 变速杆置于P位时，不需要任何执行元件工 作，但由于P档后面就是R档，而R档

16、需要Co、C2、 B3工作，为了避免3个液压元件同时动作引起换 档冲击和振动，在P档便使Co进入工作状态，当 变速杆移至R档时，只需要对C2、B3进行控制即 可。P档油路如图4-4-17所示，手动阀处于P位时， 进油路为第三道，无出油路。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分析 D1档油路分析： 当发动机运转并将操纵杆杆推入D档时,车速 在0和1档车速范围内主调压阀、次调压阀，节 气门阀均工作而向外输出油压。其中离合器C0仍 通过常开油道进油，而主油压送入手动阀后，从 第二油道将油压送入离合器C1及离合器C1的储能 器和调速器阀，油路如图4-4-18所示。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分

17、析 D2档油路分析： 当手动阀仍在D位，此时由于车速进入 D2档范围内，由于车速的提高，使作用在 1-2换档阀下端的调速器油压，大于节门油 压使12换档阀上移，打开通往制动器B2 的油道，可见此时除离合器C0，C1工作外， 又增加了一个制动器B2，将变速器的太阳 轮制动，使变速器进入D2 。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分析 D3档油路分析： 变速器由D2升D3档范围时，离合器C0，C1， 制动器B2仍工作，由于车速的提高，使作用在2- 3档阀下部的车速油压大于上部的节气门油压，于 是2-3换档阀上移打开通往离合器C2的油道，于 是变速器各行星排连成一体整体转动，称为直接 档。油路如图4

18、-4-20所示。此时B2仍工作，但因 串联的单向离合器解除锁止，使B2不能参与传动。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分析 D4档油路分析 当车速升至D4档范围时，除主调压阀、次调压阀、 节气门阀仍工作并将各自的油压送 至各自的油道外，送入手动阀第三油道的油 压经二油道仍通过2-3换档阀使离合器C2工作， 通过12换档阀使B2工作，并由二油道直接送人 离合器C1。又因此时由于车速升高，调速器油压 增加，使3-4档阀上移，使C0油压泄油，并将油 压通过34档阀送入制动器B0，使超速太阳轮制 动，变速器进入D4档。 二、自动变速器电子控制换档液压油路分析 1位1档油路分析 当手动阀推人1位1档时，除主调压阀、 次调压阀及节气门阀工作并将各自的液压 送人各油道中，离合器Co仍从常开的主油 道进油工作外，还从手动阀第二油道将液 压油送人离合器C1，由手动阀第四油道经 低滑行调制器阀(调压阀)和低倒档阀再经顺 序阀先后入制动器B3，将双行星排