汽车自动变速器原理及诊断与维修 课件 AT-001基本认知、使用常识

汽车自动变速器原理及诊断维修应用本科汽车类专业系列教材

2345任务描述任务实施学习小结6知识拓展1任务目标相关知识学习任务任务1电控液力自动变速器的基本认知学习1.了解电控自动变速器的基本组成及控制原理。2.了解电控自动变速器的使用常识。

【任务目标】【任务描述】

客户决定购买一部自动挡汽车。客户对自动变速器汽车了解不多，要求你对自动挡汽车性能、使用等事项进行解释说明。

1.图书、资料2.网络资源【参考资料】

【相关知识】

自动变速器（英语：AutomaticTransmission，简称：AT），亦称自动变速箱，台湾称为自排变速箱，香港称为自动波，通常来说是一种可以在车辆行驶过程中自动改变齿轮传动比的汽车变速器，从而使驾驶员不必手动换档，也用于大型设备铁路机车。目前自动变速器的换挡过程都是由电子控制单元（ECU）控制的，因此又称电控自动变速器。自动变速器的核心在实现自动换挡。所谓自动换挡是指汽车在行驶的过程中，驾驶员按行驶过程的需要操控加速踏板（油门踏板），自动变速器即可根据发动机负荷和汽车的运行工况，自动换入不同挡位工作。一、自动变速器的优缺点

1.大大提高发动机和传动系的使用寿命采取自动变速器的汽车与采用机械变速器的汽车对比试验表明：前者发动机的寿命可提高85%，变速器的寿命提高12倍，传动轴和驱动半轴的寿命可提高75%~100%。液力传动汽车的发动机与传动系，由液体工作介质“软”性连接。液力传动起一定的吸收、衰减和缓冲的作用，大大减少冲击和动载荷。2.提高汽车通过性当行驶阻力很大时（如爬陡坡），发动机也不至于熄火，使汽车仍能以极低速度行驶。在特别困难面行驶时，因换挡时没有功率间断，不会出现汽车停车的现象。因此，液力机械变速器对于提高汽车的通过性具有良好的效果。3.具有良好的自适应性目前，液力传动的汽车都采用液力变矩器，它能自动适应汽车驱动轮负荷的变化。4.操纵轻便、较好的行车安全性5.降低废气排放发动机在怠速和高速运行时，尾气中的一氧化碳和碳氢化合物的浓度较高，而自动变速器的应用，可以使发动机经常处于经济转速区域内运转，即在较小的污染排放转速范围内工作，从而降低排放污染。6.故障自诊断。电控自动变速器有实效保护、故障自诊断功能。综上所述，电控自动变速器不仅能与汽车行驶要求相适应，而且具有单纯机械变速器所不具备的一些显著优点，这是电控自动变速器的主要方面，也是汽车采用自动变速器的理由。不过，与单纯机械变速器相比，它也存在某些缺点，如结构复杂，制造成本较高，传动效率较低等。对液力变矩器而言，最高效率一般只有（82~86）%左右，而机械传动的效率可达（95~97）%。由于传动效率低，使汽车的燃油经济性有所降低；由于自动变速器的结构复杂，相应的维修技术也较复杂，要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检查分析的能力。但这些缺点是相对的，由于大大延长了发动机和传动系统的使用寿命，提高了出车率和生产率，减少了维修费用，自动的无级变速提高了发动机功率的平均利用率，提高平均车速，虽然燃油经济性有所降低，却提高了汽车整体使用经济性。此外，采用带锁止离合器的液力变矩器，在一定行驶条件下，通过采用与发动机的最佳匹配，遵循最佳换挡规律，采用变矩器的锁止，可使用传动效率大为提高。当锁定离合器分离时，仍与一般液力变矩器相同；当锁定离合器结合时，使液力变矩器失去作用，输入轴与输出轴是直接传动的，传动效率接近百分之百。例如结构相同的两辆汽车采用不同的变速器：一辆是两挡变速器，另一辆是四挡变速器。两种变速器的头挡和直接挡速比相同。此两辆汽车在良好路面上以直接挡行驶时，最大车速和克服道路阻力的能力相同。头挡的起步能力和最大爬坡度也相同。但在阻力稍大。不能用直接挡行驶时，情况就不同了。前者只能用头挡，并需关小节气门，最大行驶速度低；后者则可用3挡或2挡行驶，允许节气门开得较大，故发动机功率利用得充分，动力性好，平均车速高，经济性也好。二、电控自动变速器的基本组成电控自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换档执行机构、液压控制系统、电子控制系统等几部分组成。三、自动变速器电子控制系统组成及原理电子控制系统主要包括电子控制单元(ECU),各类传感器、执行器及控制电路等。电子控制系统中的传感器及各种控制开关将发动机工况、车速等信号传递给ECU,ECU发出指令给执行器，执行器和液压系统按一定的规律控制换档执行机构工作，实现电控自动变速器自动换档。四、自动变速器的类型不同车型所装用的自动变速器在型式、结构上往往有很大的差异，常见的分类方法和类型如下：1.按汽车驱动方式分类自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器两种。前驱动自动变速器除了具有与后驱动自动变速器相同的组成部分外，在自动变速器的壳体内还装有差速器。如图所示。前驱动汽车的发动机有纵置和横置两种。2.按自动变速器前进挡的挡位数不同分类自动变速器按前进挡的档位数不同，可分为4个前进挡、5个前进挡等类型。早期的自动变速器通常为3个前进挡或4个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。目前新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个及4个以上前进挡，同时设有超速挡。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大改善了汽车的燃油经济性。3.按齿轮变速器的类型分类自动变速器按齿轮变速器的类型不同，可分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。普通齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，使用较少。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用。4.按变矩器的类型分类分为有锁止离合器和无锁止离合器两种。早期的变矩器中没有锁止离合器。新型轿车自动变速器大都采用带锁止离合器的变矩器，这样当汽车达到一定车速时，控制系统使锁止离合器结合，液力变矩器输入部分和输出部分连成一体，发动机动力以机械传递的方式直接传入齿轮变速器，从而提高了传动效率，降低了汽车的燃油消耗量。5.按控制方式分类自动变速器按控制方式不同，可分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。电子控制自动变速器是通过各种传感器，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度等参数转变为电信号，并输入电脑；电脑根据这些电信号，按照设定的换挡规律，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡。五、自动变速器型号的含义1.自动变速器型号代表的含义1）变速器的性质：字母“A”表示自动变速器，字母“M”表示手动变速器。2）自动变速器的生产厂家：例如，德国ZF公司生产的自动变速器，其型号前面大多标有“ZF”。3）驱动方式：一般用字母“F”表示前驱动，用字母“R”表示后驱动。4）前进挡位数：表示自动变速器前进挡位的个数，用数字表示。5）控制类型：主要说明变速器的控制方式，包括电控、液控或电液控制。电控一般用字母“E”表示，液控一般用字母“L”表示，电液控制一般用字母“EH”表示。6）改进序号：自动变速器在原变速器基础上改进的顺序号。7）额定驱动转矩：在通用、宝马公司的自动变速器型号中有此参数。2.主要公司的自动变速器具体型号含义1）通用公司的自动变速器型号该公司自动变速器的型号主要有4T60E、4L60E等。左起第一位的阿拉伯数字表示前进挡的个数，“4”表示有4个前进挡。第二位的字母表示驱动方式，“T”表示自动变速器横置(Transverse)；第二位的字母为“L”的表示后驱动。第三位、第四位的数字“60”表示自动变速器的额定驱动转矩为60Nm。第五位的字母表示控制类型，“E”表示电子控制。2）宝马ZF4HP22-EH“ZF”表示德国ZF公司生产；“4”表示前进挡位的个数为4；“H”表示控制类型为液压控制；“P”表示齿轮类型为行星齿轮机构；数字“22”表示额定驱动转矩为22Nm；“EH”表示电液控制的类型。3）丰田汽车自动变速器型号(1)型号中有两位数字的自动变速器此类型号有：A40、A41、A55、A55F、A40D、A44DL等。左起第一位字母“A”代表自动变速器。左起第一位数字表示汽车的驱动方式，若左起第一位数字分别为“1”、“2”、“5”，则表示该自动变速器为前驱动车辆用，即自动变速器内有主减速器与差速器。若左起第一位数字分别为“3”、“4”，则表示该自动变速器为后驱动车辆用。左起第二位数字代表生产序号。数字后附字母的含义分别为：“H”或“F”表示该自动变速器用于四轮驱动车辆；“D”表示该自动变速器有超速挡；“L”表示该自动变速器有锁止离合器；“E”表示该自动变速器为电控式，同时带有锁止离合器；若无“E”，则表示该变速器为全液压控制自动变速器。(2)三位数字的自动变速器此类型号有：A130L、A240L、A440F、A340E、A340F、A141E、A241E、A540H等。左起第一位字母“A”表示自动变速器，左起第一位数字以及后附字母的含义同上。左起第二位数字代表该自动变速器前进挡的个数。左起第三位数字代表生产序号。注意：A340H、A340F、A540H型自动变速器型号后省略了“E”，均为带有锁止离合器的电控自动变速器；A241H、A440F、A45DF型自动变速器型号后省略了“L”，但都带有锁止离合器。六、自动变速器的挡位自动变速器换挡元件有按钮式和拉杆式两种类型，驾驶员可以通过其换挡元件进行挡位选择。按钮式一般布置在仪表板上；拉杆式即换挡操纵手柄，可布置在转向柱上或驾驶室地板上自动变速器的换挡操纵手柄通常有4~7个位置，如本田车系有7个位置，分别为P、R、N、D4、D3、2、1；丰田车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、2、L，日产车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、2、l，如图。七、停车锁止机构目前，大多数自动变速器都是通过锁止输出轴实现驻车（停车）。停车锁止机构的结构如图所示，主要由停车棘爪、停车齿圈和锁止杆等组成。停车棘爪上制作有一个锁止凸齿，一端支承在变速器壳体的支承销上，且可以绕支承销转动。锁止杆的一端制作成直径大小不同的圆柱杆，另一端经连杆机构与选挡操作手柄连接。目前，大多数自动变速器都是通过锁止输出轴实现驻车（停车）。停车锁止机构的结构如图所示，主要由停车棘爪、停车齿圈和锁止杆等组成。停车棘爪上制作有一个锁止凸齿，一端支承在变速器壳体的支承销上，且可以绕支承销转动。锁止杆的一端制作成直径大小不同的圆柱杆，另一端经连杆机构与选挡操作手柄连接。八、不同工况下自动变速器的使用自动变速箱自诞生以来，给人们的驾驶带来了革命性的变化，让人们逐步从繁重的换挡过程中解放出来，许多人形象的把自动挡的车作“一脚踹”，充分体现了其便捷性。特别是许多女性司机，本身对于驾驶没有任何兴趣，常常会在堵车的时候被手动变速器的油离配合折腾得筋疲力尽，因此在选车的时候她们都会毫不犹豫的非自动挡不可。那么自动挡真的就是简单到“一脚踹”吗？如果这样想就错了，自动挡虽然可以实现自动换挡，但它毕竟是机械结构的东西，如果操作不当，甚至会出现比手动挡误操作更严重的后果。1.自动变速器档位使用一般的自动变速器有4～7个挡位，它们从前到后依次排列。分别为：P(停车挡位)、R(倒挡位置)、N(空挡位置)、D(前进挡位置)，而有的还包括3、2、1（或L）挡位。1）P位（停车档）当手柄在此位置时，变速器输出轴锁止，车轮不能转动，防止汽车移动。同时，换档执行机构使变速器处于空档位置，此时可起动发动机。2）N位（空档位）当手柄在此位时，变速器处于空挡位，与P档时相同，但输出轴不锁止，汽车可移动，此位可起动发动机。注意：P挡状态下行强拖动车辆，必然造成自动变速器外壳的损坏，导致重大损失。3）R位（倒车档）当手柄在此位置时，变速器的输入轴转动方向与输出轴转向相反，倒车。4）D位（前进档位置当手柄在此位时，变速器可从1档到最高档自动变换。自动变速器主要根据车速、节气门开度等因素变化，按照计算机程序设定的换档规则，自动换档。平常使用时，一般多用此档位。5）3位、2位当手柄在此位时，自变器控制系统将限制前进档的变换范围。比如丰田A340E自动变速器在3位置时，变速器最高只能升至3档，这样可防止汽车在长坡道或城市道路行驶时出现“循环跳档”，从而使变速器的摩擦片加速磨损。此档适用于长坡道、城市拥堵路面以及易打滑路面行驶。6）1位或L位（前进低档）当手柄在此位时，自变器将限制前进档范围，只能在1←→2档变换或只能在1档（被称为强制1档）。此档位具有发动机制动作用，适用于在陡坡或差路面状况下行驶。2.不同工况下自动变速器的使用1）起动（1）正常起动：起动发动机时，应拉紧手制动或踩住制动踏板，将自动变速器的操纵手柄置于P位或N位，此时将点火开关转至起动位置，才能使马达转动。在操纵手柄位于P位或N位之外的任何位置上时，将点火开关转达至起动位置，起动马达都不会转动。（2）

汽车途中熄火后起动：装有自动变速器的汽车在行驶途中突然熄火时，操纵手柄仍处于行驶位置，此时若转动点火开关起动，起动马达将不会转动。必须先将操纵手柄移到P或N位置后，才能起动发动机。在起动时应踩住制踏板或拉紧手制动，以防汽车在起动过程中溜车。2）起步（1）发动机起动后，必须停留几秒后才能挂档起步。（2）

起步时应先踩住制动踏板，然后再进行挂档，并查看所挂档位是否正确，最后松开手制动，抬起制动踏板，缓慢踩下油门踏板加速起步。（3）

必须先挂档后踩油门踏板。不允许边踩油门踏板边挂档，或先踩油门踏板后挂档，或挂档后踩着制动踏板或还未松开手刹车就加大油门。3）一般道路行驶（1）

装有自动变速器的汽车在一般道路上向前行驶时，应将操纵手柄置于D位。这样自动变速器就能根据车速行驶阻力，节气门开度等因素，在1档、2档、3档及更高档之中自动开档或降档，以选择最适合汽车行驶的档位。（2）为了节省燃油，可以将模式开关（如果有的话）设置在经济模式或标准模式位置上。4）倒车（1）在汽车完全停稳后，将操纵手柄移至R位置。（2）在平路上倒车时，可完全放松油门踏板，以怠速缓慢倒车。（3）如倒车中要越过台阶或突起物时，应缓加油门，在越过台阶之后要及时制动。3.知识拓展1）自动变速器有P档，为什么手动变速器没有？我们来回顾一下MT（手动变速器，以下同）车型停车的方法：停车，空挡，拉手刹（有时有的车主停车时挂一个低速档），这是一个最简单的步骤。所以自动挡车型停车，N挡，拉手刹也无可厚非。但为什么一定要P挡停车呢？我们再回顾MT车型一个特殊情况下停车的注意事项：陡坡停车，需将挡位挂入低速挡，来辅助手刹的制动效果。这样的话，就完全可以搞清楚P挡的作用了。因为AT（自动变速器）的特殊情况，停车时是无法通过挡位来限制车辆移动的，所以AT车型设计了一个彻底的方案，直接固定与车轮相连的变速箱输出轴，这样就完全锁止了车轮。2）P档能否代替手刹？不能。在停车时，如果是平路，则是P挡锁止为主，手刹为辅（甚至可以不用）；坡道停车，则是手刹为主，P挡锁止为辅。在陡坡的情况下，如果仅仅使用P挡驻车的话，那么锁止机构会承担一个非常大的力，有可能导致由P档换出的困难以及变速器机械部分受力过大。

3）等红的时候，要不要从D挡挂入N挡？观点1：临时停车要挂N挡。D挡时，液力变矩器中泵轮转动，涡轮不动，这种情况下变矩器壳体内ATF会不停的被搅动，温度会上升，油液质量会下降。另外，油耗也会上升。