自动换挡控制系统的结构与工作原理

自动换挡控制系统的结构与工作原理自动变速器控制系统由各种控制阀板总成、电磁阀、控制开关、控制电路等组成，电子控制自动变速器的控制系统还包括各种传感器、执行器、电脑等。控制系统的主要任务是控制油泵的泵油压力，使之符合自动变速器各系统的工作需要；根据操纵手柄的位置和汽车行驶状态实现自动换挡；控制变矩器中液压油的循环和冷却，以及控制变矩器中锁止离合器的工作。控制系统的工作介质是油泵运转时产生的液压油。油泵运转时产生的液压油进入控制系统后被分成两个部分：一部分用于控制系统本身的工作，另一部分则在控制系统的控制下送至变矩器或指定的换挡执行元件，用于操纵变矩器及换挡执行元件的工作。（一）自动换挡控制的原理为实现自动换挡，必须以某种（或某些）参数作为控制的依据，而且这种参数应能用来描述车辆对动力传动装置各项性能和使用的要求，能够作为合理选挡的依据，同时，在结构上易于实现，便于准确可靠地获取。目前常用的控制参数是车速和发动机节气门开度。至目前为止，常用的控制系统有两种：一种是只以车速或变速器输出轴转速作为控制参数的系统称为单参数控制系统；另一种是以车速和节气门开度作为控制参数的系统称为双参数控制系统。1、单参数控制系统的原理单参数控制系统只是以车速为控制参数。在发动机负荷一定的条件下，车速越大，说明行驶阻力越小，一般应选择传动比小的高挡工作；车速越低，说明路面阻力大，应选择较低挡位工作，以保证有足够的驱动力。单参数控制系统的原理如图1-27所示。轴1以与车速成正比的转速旋转，转速升高，重锤2的离心力增大，使重锤向外甩动，推动轴3向右移动，使弹簧5压缩。轴3上连接的触点4与各挡的导电薄片相接触时，可以接通换挡机构的控制电路，得到相应的挡位。轴3与触点4的位置，即是重锤2的离心推力与弹簧力平衡的位置。1-旋转轴2-重锤3-推力轴4-触点5-弹簧6-挡位导电薄片。图1-27单参数控制系统的原理示意图当车速增大的，旋转轴1的转速也增大，离心推力带动推力轴3和触点4进一步右移，当车速增加到定一值，触点4由薄片I移至II，变速器也相应地由一挡换入二挡，实现自动变速。2、双参数控制系统的原理双参数控制系统是以车速和节气开度为控制参数的。通常，节气门开度的大小，反映了车速对发动机负荷（或动力）的需求。在自动换挡控制系统中，发动机负荷的大小，除了用加速踏板位置或节气门的位置表示外，还可以用进气管真空度来表示。对柴油机来说，则可用供油调节拉杆的位置来表示。所有这些统称为节气门开度。一般来说，节气门开度越大，发动机的负荷就越大，输出的功率也就越大。图1-28为双参数控制自动变速机构的原理示意图。这个机构和单参数控制系统不同之处是在弹簧5的右端还受与加速踏板8相连的节气门作用轴7的作用。当踩下加速踏板时，节气门开度增大，负荷增大，这时通过轴7从右端压缩弹簧5。因此，轴3和触点4的位置取决于车速的大小，还受节气门踏板位置的影响。如果节气门开度增加，则需要有更高的车速才能使轴3克服弹簧5的作用力而右移。也就是说，在节气门开度（负荷）增大时，需要较高的车速才能升挡，同样，降挡时的车速也较高。因此，单参数控制机构不能广泛地反映汽车和发动机的工作情况，所以只有在早期的自动变速器中得到采用。现代汽车自动变速器中，广泛采用双参数控制系统。图1-28双参数控制系统的原理示意图1-旋转轴2-重锤3-推力4-触点5-弹簧6-挡位导电薄片7-加速踏板。（二）自动换挡控制信号及装置车速和节气门开度的变化要转变成油液压力变化的控制信号，输入到相应的控制系统，改变液压控制系统的工作状态，并通过各自的控制执行机构来进行各种控制，从而实现自动换挡。这种转速装置，称为信号发生器或传感器，常用的控制信号有液压信号和电气信号。1、液压信号装置液压信号装置是将发动机负荷（节气门开度）和车速的变化转变成液压信号的装置。常见的液压信号装置有节气门调压阀（简称节气门阀）和速度调压阀（简称速度阀或调速器）两种。（1）节气门调压阀节气门调压阀用于产生节气门油压，以便控制系统根据汽车油门（即节气门）开度的大小改变主油路油压和换挡车速，使自动变速器的主油路油压和换挡规律满足汽车的实际使用要求。节气门调压阀是由节气门开度所控制的，根据控制方式的不同，节气门调压阀有机械作用式节气门调压阀、真空作用式节气门调节阀、带海拔高度补偿装置的真空作用式节气门调节阀及反变化的节气门调节阀等几种型式。在几种型式的节气门调压阀中，由于机械作用式节气门调压阀结构简单、工作可靠，所以使用最广泛。图1-29是一种机械式节气门调压阀的结构简图。它由柱塞2、阀芯4、弹簧3和阀体等组成。a为进油口，b为出油口，c为泄油口，d为强制降挡油口。图2机械作用式节气门调压阀结构简图1-摇臂2-柱塞3-弹簧4-阀芯a-进油口b-出油口c-泄油口d-强制降挡油口。当踩下加速踏板，使节气门开度增大时，摆臂1沿逆时针方向转动，推动柱塞2右移，压缩弹簧3，使弹簧力增大，弹簧力则推动阀芯4右移，使进油口a的开口量增大，而泄油口的开口量减小，于是通往控制装置的输出油压Pa上升。阀芯右端的油室与出油口b相通，Pa压力油对阀芯4产生向左的液压推力。当Pa压力油对阀芯的作用力与弹簧3的作用相平衡时，阀芯就保持在某一工作位置，得到一个稳定的输出信号油压Pa。当摆臂1沿逆时针方向转到最大转角位置时，柱塞2移动右端位置，其环槽把油口d与b接通，此时输出压力达最大值pamax，并从d口输出，从而达到强制降挡的控制目的。（2）速度调压阀自动变速器液压操纵系统速度调节阀一般装在输出轴上，使调节阀能够感应出汽车速度的变化，以得到和汽车速度相对应的输出油压，从而控制自动变速器的换挡时机。速度调压阀有单锤式、双锤式和复锤式等型式。图1-30所示为近代汽车自动变速器中应用最广的复锤式速度调压阀。它有两个大小不同的重锤，但只有一个双边节流阀。两个重锤在不同转速范围所起的作用也不同：在低速范围内，大小两个重锤的离心力都作用在滑阀上；在高速范围内，只有小锤的离心力继续作用在滑阀上，速度调压阀的输出信号油压出现不同的两个阶段，所以这种速度阀也称作两级式速度阀，而把单锤式速度阀称作单级式速度阀。图3复锤式速度调压阀结构简图1-大重锤2-小重锤3-滑阀4-弹簧5-拉杆6、7-锁止环8-变速器输出轴。复锤式速度调压阀的结构特点是大小重锤1、2和滑阀3布置在变速器输出轴8的两侧，通过拉杆5相连。大重锤1是个套筒，当输出轴8旋转时，在离心力作用下，它能在阀体内沿轴线方向滑动。在其内部，通过弹簧4将离心力传给小锤即套筒2。两重锤的离心力又通过拉杆5，传递给在输出轴另一侧的滑阀3。大小重锤在甩动外移时，其移动距离受锁片7或6的限制。速度阀工作时，压力油作用于滑阀的阶梯形环面上，与输出轴另一侧的重锤离心力相平衡。当输出轴转速较低时，大小重锤的离心力都通过拉杆5作用在滑阀3上，因此输出油压Pa随车速的增加而急剧升高。随着输出轴转速的增加，大重锤离心力迅速增大，以至克服弹簧4的张力，外移至极限位置，被锁止片7挡住。这时大重锤的离心力除压缩弹簧4外，不再传递给拉杆5，而由锁止环所承受。当转速再升高时，除了弹簧4的弹力继续作用外，只有小锤2的离心力继续与滑阀环面上的油液压力相平衡。这时由于离心重量变小，速度阀输出信号油压的变化也较缓慢，出现了输出信号油压的阶段性，这种复锤式速度调压阀的信号油压，可以在较大的车速范围内