汽车电子技术2

1、第三章电控自动变速器汽车自动变速器有三种类型：液压自动变速器、机械自动变速器和无级自动变速器，其中液压自动变速器是目前应用最广泛的。电控(液压)自动变速器是汽车底盘最重要的电控部件之一。它由液力变矩器、辅助变速器和电子控制系统组成，其中电子控制系统是自动变速器的核心。随着电子控制技术的发展，电控自动变速器的控制正朝着与发动机和底盘其他控制系统集成的方向发展。本章重点介绍了电控自动变速器的结构和工作原理，并对机械式自动变速器和无级自动变速器进行了概述。3.1自动变速器概述一、自动变速器的发展和应用经过70多年的发展，汽车传动系统发生了革命性的变化。采用自动变速器，汽车驾驶变得方便，乘坐舒适性大大

2、提高。因此，自动变速器广泛应用于汽车、公共汽车、大型公共汽车、越野车和重型拖拉机，尤其是轿车。汽车自动变速器的装载率在日本高达78%，在美国高达70%，在德国高达62%，在中国高达24%。汽车自动变速器的研究和应用可以追溯到20世纪30年代。1939年，美国通用汽车公司在其奥兹莫比尔汽车上首次安装了由液力变矩器行星齿轮组成的液压传动装置，这可以说是现代自动变速器的雏形。20世纪40年代末50年代初，出现了根据速度和节气门开度自动控制换档的液压控制换档自动变速器，使自动变速器进入了一个快速发展时期。到1975年，自动变速器在重型车辆和公共汽车上的应用已经相当普及。自动变速器采用电子控制系统始于2

3、0世纪60年代中期。1968年，法国雷诺率先在自动变速器中使用电子元件。20世纪70年代中期，电子控制技术开始应用于汽车变速器。日本丰田汽车公司于1976年首次成功开发出世界上第一台电控传动装置，并实现了批量生产。然而，电控自动变速器在控制精度和自由度方面并不十分令人满意，因此包括日本在内的许多国家都将注意力转向了计算机控制变速器的研发。以计算机为控制核心的电控自动变速器发展迅速。自1981年以来，美国、日本等国的一些汽车公司相继开发了各种微机控制的自动变速器系统，如电控液压变矩自动变速器和电控多级齿轮变速器。电控自动变速器在1982年发展迅速。今年，丰田将微机技术应用于电控传动系统，实现了自

4、动变速器的智能控制。首先，将其应用于豪华皇冠汽车，该汽车具有最佳换档规律、良好的换档精度、良好的燃油经济性和动力性能以及减少的污染。随后，德国博世公司于1983年成功开发了发动机和自动变速器共用的电子控制单元。电控自动变速器可以实现与发动机的最佳匹配，获得最佳的经济性、动力性和安全性，从而达到减少发动机排气污染的目的。因此，电子控制变速器广泛用于汽车、公共汽车、大型公共汽车、越野车辆和重型拖拉机，并且装载率迅速增加，尤其是在美国、日本、德国和其他国家生产的汽车中。国产汽车上最早使用的自动变速器是中国第一汽车集团公司生产的红旗CA770三排豪华轿车。1965-1980年共生产了1283辆汽车，其

5、自动变速器在结构上类似于美国克莱斯勒汽车公司生产的动力弗利特自动变速器。1998年底，一汽大众在中国批量生产了第一辆电控自动变速器的捷达AT。该车采用大众公司生产的第三代95 01M电控四速自动变速器。1999年初，神龙汽车公司还展示了配备自动变速器的富康988汽车。这种电控四速自动变速器由法国雪铁龙和雷诺联合开发，意大利生产，1998年6月投入使用。近年来，随着中国汽车工业的快速发展，所有的汽车制造商都推出了装有自动变速器的车型。可以断言，国产汽车普遍配备自动变速器的时代即将到来。二、自动变速器的优势1.自动启动稳定，能够吸收和减弱振动和冲击；提高乘坐舒适性。2.自动适应行驶阻力和发动机工况

6、的变化，实现自动换挡，有利于提高汽车的动力性能和平均速度。3.变矩器降低了传动系统的动态负载，延长了汽车的使用寿命。4.驾驶操作简单，实现了换挡自动化，有利于行车安全。5.它可以在较低的速度下稳定行驶，并提高车辆在不良路面上的通过性。6.减少了废气污染。自动变速器的主要缺点是结构复杂、成本高、传动效率相对较低，导致其油耗高于机械变速器。然而，现代汽车中广泛使用的电控自动变速器能够根据最佳油耗规律控制自动换挡，并采用超速档和变矩器锁止控制，使得自动变速器的油耗明显降低。第三，自动变速器的类型自动变速器有不同的分类方法，因为它们有不同的驱动模式、齿数、变速器齿轮的结构形式、变矩器的结构类型和换档控

7、制形式。1.根据变速器换档操作的形式进行分类根据换档操作的自动化程度，有两类：半自动变速器和自动变速器。1)半自动变速器：换档操作仍需手动完成。一种是自动离合器和手动换档变速器的结合，所以也叫自动离合器变速器。另一种是具有自动变速功能的液力变矩器、换档离合器和辅助手动变速器的组合，称为选择性自动变速器。2)全自动变速器：简称自动变速器，是一种无需离合器操作和换挡操作即可自动换挡的液压变速器。自动变速器是现代自动变速器的一种广泛使用的结构形式。2.根据自动换档的控制模式进行分类根据控制方式，有两种类型：液压控制自动变速器和电子控制侧自动变速器。1)液压控制自动变速器：换挡控制方式是通过机械手段将

8、节气门开度和车速参数转换成液压控制信号，使阀板中的各个控制阀能够按照设定的换挡规律控制换挡执行器，实现自动换挡。2)电控自动变速器：自动变速器的发动机转速、节气门开度、车速、发动机温度和液压油温度等参数通过各种传感器转换成电信号，输入自动变速器计算机，计算机根据这些电信号确定变速器换档控制信号。计算机输出的换档信号控制相应的换档电磁阀动作，并通过换档阀产生相应的液压控制信号，使相应的换档执行器动作，实现自动换档。电控换档过程如图所示。3.按动力传递方式分类它可以分为液压的、气动的、电动的5.根据齿轮传动部件的结构类型进行分类它可分为普通齿轮型和行星齿轮型。由于行星齿轮传动结构紧凑，传动比大，目

9、前行星齿轮传动结构广泛应用于自动变速器中。四.电控自动变速器的组成电控自动变速器主要由液力变矩器、辅助变速器和电液控制系统组成。1.液压扭矩变换器变矩器位于自动变速器的前端，安装在发动机的飞轮上。它是一种传动元件，通过工作轮叶片的相互作用，通过机械能和液体能量的相互转换来传递动力，并通过液体动量矩的变化来改变扭矩。具有连续无级变速和扭矩的能力，具有良好的自动调节能力和对外部负载的适应性，从根本上简化了操作。能使车辆平稳起步，加速迅速、平稳、轻柔；由于动力通过液体传递，峰值载荷和扭转振动进一步降低，延长了动力传递系统的使用寿命，提高了乘坐舒适性、平均车速、安全性和通过性。2.副变速箱虽然液力变矩

10、器的无级变速性能很好，但从经济性上来说，它不能完全满足车辆变速和动力的要求，因此需要与齿轮传动串联或并联，以扩大其传动比和高效工作范围。齿轮传动有两种类型：行星齿轮式和固定轴式。虽然常见的定轴机械传动工艺性好、成本低，但行星齿轮传动易于实现自动化、结构紧凑、重量轻，特别是具有用液力变矩器实现功率分流的优点。行星齿轮变速器包括行星齿轮组和换档致动器。换档执行器可以使行星齿轮组处于不同的啮合状态，实现不同的传动比。大多数行星齿轮变速器有3-4个前进档和1个倒档。显然，机械传动在自动变速器中起着辅助作用，所以它也被称为辅助传动。3.操纵系统液压自动变速器有两种控制系统：液压式和电液式。所有新型液压自

11、动变速器都采用电液控制系统。1)系统能量它是每个机制的动力来源。早期全液压自动控制系统由油泵和调压阀组成。目前广泛使用的电液控制系统，除此之外，还需要DC电源为电控提供所需的能量。2)控制参数信号发生器自动换档是基于汽车行驶时所选控制参数的变化。目前，主要使用双参数控制(车速和发动机节气门开度)，但这只是原始信号，必须先进行调制，才能被液压和电子控制系统接受。也就是说，所选择的参数不仅要准确地按比例转换成控制信号，而且要响应快，易于实现，工作可靠。过去，全液压系统使用速度调节器和节气门开度调节器。然而，在电液系统中，它们已经被简单的速度传感器取代，例如磁感应、霍尔、光电和激光以及节气门电位计。

12、3)换档控制器换档控制器本质上是一个向换档执行器发送换档命令的发电机。它接收来自车速、油门加速和选档机构的信号，并对其进行比较和处理，按照预定规则选择档位和换档时间，并及时向换档执行器发送相应的换档指令：全液压系统由换档阀完成；电液型由电子控制单元及其控制的电磁阀和换档阀承担。4)换档执行器换档执行器的功能是接收控制命令以完成换档。一般情况下，离合器、制动器或单向离合器是通过液压缸充放压力油来实现换挡的。5)班组质量控制机制换挡品质控制机构的作用是平稳、无冲击地控制换挡过程，使乘客感到舒适，降低动力传动系统的动态负荷。通常，蓄能器、缓冲阀、正时阀、执行压力调节阀、协调阀和单向离合器被添加到通向

13、液压缸的油路中，以提高换档质量。近年来，电控软件的功能逐渐显示出明显的优势，不仅可以取代原有的单向离合器的功能，简化结构，而且也逐渐向智能化发展。另外，在自动变速器的外部设置有自动变速器油散热器，用于消散自动变速器油在工作过程中产生的热量。电控系统可以存储和处理多种换挡规律，可以实现更复杂、更合理的多功能控制；电控系统改变规律或参数时，只需调整局部电路就能适应性能，开发周期短；无惯性，控制精度高，响应快，动作准确；结构紧凑，重量轻；与车辆动力系统控制(如电喷、巡航、牵引力控制和四轮驱动控制)具有良好的兼容性。因此，电子控制及其与汽车上其他电子控制装置的连接所获得的优异的换档平稳性和操作便利性导

14、致了取代液压控制的必然趋势。3.2自动变速器的工作原理电控自动变速器由液力变矩器、辅助变速器和电液换挡控制系统组成。液力变矩器大多采用带锁止离合器的三元一体结构，可自动调节传递的扭矩。行星齿轮传动广泛应用于辅助传动中，用于扩大液力变矩器的传动范围，实现倒档传动。电液换挡控制系统是电控自动变速器的核心。电控装置通过传感器采集变速器和整车的相关信息，通过电磁阀控制液压执行器，使整个自动变速器协调工作。I .变矩器液力变矩器是通过工作轮叶片的相互作用传递机械能和液体能量以传递动力的传动元件，通过液体动量矩的变化来改变扭矩，具有连续无级变速和扭矩的能力，具有良好的自动调节和对外部载荷的适应性，从根本上

15、简化了操作。能使车辆平稳起步，加速迅速、平稳、轻柔；由于动力通过液体传递，峰值载荷和扭转振动进一步降低，延长了动力传递系统的使用寿命，提高了乘坐舒适性、平均车速、安全性和通过性。液压传动装置的基本形式是液力耦合器和液力变矩器。液力偶合器的基本部件是泵轮和涡轮，它们有几个径向平面叶片，构成工作腔。液压联轴器的工作原理如图所示。液压传动油在工作腔内高速循环以传递动力。随着泵轮的移动，机油由于离心力而离心移动。它从泵轮(输入轴)吸收机械能，并将其转化为动能。高速液体从泵轮流入涡轮，向心流动释放动能，带动涡轮(输出轴)旋转，带动工作机(负载)做功。第二，行星齿轮传动虽然液力变矩器的无级变速性能很好，但

16、从经济性上来说，它不能完全满足车辆变速和动力的要求，因此需要与齿轮传动串联或并联，以扩大其传动比和高效工作范围。齿轮传动有两种类型：旋转轴型(行星齿轮系)和固定轴型。虽然常见的定轴机械传动具有工艺性好、成本低的优点，但由于行星齿轮传动易于实现自动化、结构紧凑、重量轻，特别是具有用液力变矩器实现功率分流的优点，目前在自动变速器中应用最多。显然，机械传动在自动变速器中起着辅助作用，所以液压系统是自动变速器的重要组成部分，为液力变矩器提供传动介质，完成变速器的自动换挡控制。同时，它还保证了变速器所有部件的润滑，使变速器能够得到可靠的散热和冷却。可以看出，液压系统具有传动、控制、操作、冷却和润滑的功能

17、。电控自动变速器采用电控液压系统。自动变速器液压系统由动力源、执行器、控制机构、冷却润滑系统等组成。动力源是由变矩器泵轮驱动的油泵，向控制机构和执行机构提供压力油，完成换挡，同时为变矩器提供传动介质和冷却补偿，并向行星齿轮系统提供润滑油。执行器是指行星齿轮系统的离合器和制动器。控制机构的作用是在汽车行驶过程中接收换档信号，控制执行器的动作，使变速器得到不同的档位。同时，可以提高换档的平稳性，保证正常的换档过程。控制机构由主油路压力调节装置、换挡阀、缓冲安全装置和液力变矩器控制装置组成。四.电子控制系统电控自动变速器采用电液控制系统，即电控液压控制系统。电液控制系统的核心是电子控制系统，它由信号输入装置(传感器、控制开关)、电