第5章电子控制自动换挡系统结构和工作原理

宁夏工商职业技术学院第5章电子控制自动换挡系统的结构与工作原理宁夏工商职业技术学院学习目标：了解电子控制式与液压控制式自动变速器的不同了解电液式自动变速器的电子控制系统功能及作用掌握电子控制式自动变速器的控制原理学会分析各档位的换挡控制回路及锁定控制宁夏工商职业技术学院5.1电子控制自动变速器与液压控制自动变速器的比较宁夏工商职业技术学院图5-2液力控制自动变速器控制原理示意图宁夏工商职业技术学院图5-3电子控制自动变速器控制原理示意图宁夏工商职业技术学院电子控制自动变速器的优点：1、增进驾驶性能2、降低油耗3、改善维护性能宁夏工商职业技术学院5.2电液式自动变速器控制系统及其工作原理5.2.1电子控制系统及其组成输入装置（传感器）控制装置（ECU）执行装置（电磁阀）宁夏工商职业技术学院输入装置各种开关、传感器，感知车辆速度、节气门开度和其他情况，并将这些信号送至ECU判读。控制装置自动变速器的电子控制单元。ECU接受传感器的信号，决定换档时机及液力变矩器锁定时间，并控制液压控制组件电磁阀的动作。执行装置主要是电磁阀，电磁阀根据电子控制单元所发出的指令开启或闭合，相应接通或切断回油通道，从而控制换档和锁止时间宁夏工商职业技术学院图5-5电子控制自动变速器组成部件宁夏工商职业技术学院5.2.2输入装置及功能1、节气门位置传感器节气门位置传感器（TPS）是取代液控液压式自动变速器中的节流阀，电脑通过节气门位置传感器，可以获得对应于节气门由全开的所有开启角度成连续变化的模拟信号，及节气门开度的变化速率，以此作为在不同行驶条件下控制换档的主要依据之一。1）概念2）安装位置在节气门体宁夏工商职业技术学院图5-6线性可变电阻型节气门位置传感器的结构宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院2、车速传感器车速传感器是用来取代液控液压式自动变速器中的速控阀。车速传感器配合节气门位置传感器（TPS）可以精密地使ECU操作，来决定换档时机。车速传感器与节气门位置传感器的信号是电子控制自动变速器最主要的输入信号。宁夏工商职业技术学院图5-7车速传感器工作原理示意图车速越高，输出轴转速就越高，感应电压的脉冲频率也就越高。电脑则按照单位负责人时间内感应出的电压脉冲频率数，计算出输出轴的转速，然后换算成转速。宁夏工商职业技术学院车速传感器安装位置宁夏工商职业技术学院3、冷却液温度传感器热敏电阻式冷却液温度传感器宁夏工商职业技术学院用以检测发动机冷却液的温度，再将冷却液温度信号由发动机控制晓以大义传给变速器控制电脑，当冷动液温度低于高定温度时，防止变速器将档位挂入超速传动及使液力变矩器的锁定离合器不能作用。宁夏工商职业技术学院4、自动变速器油温度传感器作用：检测自动变速器油温度，以作为电脑进行换档控制、油压控制、锁止离合器控制的依据。合理控制换挡时刻，避免油温过高型式：热敏电阻式安装位置：油底壳内的液压阀阀体上宁夏工商职业技术学院自动变速器冷却液温度传感器安装位置宁夏工商职业技术学院5、发动机转速传感器作用：测量发动机转速及曲轴转角位置图5-9发动机转速传感器宁夏工商职业技术学院6、输入轴、输出轴转速传感器作用：检测输入轴和输出轴转速，根据输入轴与输出轴转速控制变速器油压、执行失效保护等宁夏工商职业技术学院负温度系数电阻的电阻特性宁夏工商职业技术学院输入轴转速传感器安装位置：宁夏工商职业技术学院输出轴转速传感器安装位置：变速器输出轴或与输出轴连接的离合器鼓附近的壳体上。输入轴和输出轴转速传感器主要用来监控变速器的机械传动机构的工作状态。1）根据信号修正变速器的工作压力，并且在信号超出范围时电脑会执行失效保护模式。2）变速器电脑根据来自发动机电脑的发动机转速信号，计算出发动机的输入转矩，并结合变速器的输入轴转速信号，计算出转矩的传动比。宁夏工商职业技术学院使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程得到进一步优化，以改善换档感觉，提高汽车的行驶速度。宁夏工商职业技术学院7、档位开关（空档起动开关）作用：⑴控制起动继电器线圈电路⑵将变速器档位信息传送给计算机⑶防止非空挡（P或N）起动发动机图5-11档位开关宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院8、制动灯开关作用：检测制动信号，开关接通时解除锁定信号安装位置：制动踏板支架上当踩下制动踏板时开关接通，开关通知自动变速器电脑制动已经使用，即解除锁止信号，松开变矩器锁止离合器，同时停车灯亮。这种功能还可防止当后轮制动鼓被抱死时，发动机突然熄火。宁夏工商职业技术学院9、模式开关作用：供驾驶者根据情况选择不同的换挡规律常见控制模式：1）经济模式2）动力模式3）普通模式4）手动模式5）雪地模式安装在变速杆箱上宁夏工商职业技术学院5.2.3控制装置及内容宁夏工商职业技术学院1、换挡时机控制换挡时机：变速器换挡时刻与车速、节气门开度及其他参数的关系图5-14自动换挡控制原理图宁夏工商职业技术学院图5-15换挡时机的控制过程宁夏工商职业技术学院动力模式换挡规律宁夏工商职业技术学院经济模式的换挡规律宁夏工商职业技术学院动力模式的换挡规律宁夏工商职业技术学院2、变速器锁止控制与锁止有关的信号：档位开关信号、发动机转速信号、车速信号、冷却液温度信号、自动变速器油温信号、节气门开度信号、制动信号、巡航信号宁夏工商职业技术学院一般在同时具备以下条件时，锁止离合器锁止：⑴冷却液温度65℃以上，变速器油温20℃以上⑵无制动信号⑶车速在55km/h以上（不同车型车速设定不同）⑷节气门开启⑸档位信号是D位宁夏工商职业技术学院3、主油路油压控制利用电磁阀的开关及通断时间控制油路油压和调节压力大小电磁阀的种类：脉冲型宁夏工商职业技术学院4、换挡品质控制作用：通过控制换挡时管路油压和发动机输出功率来降低换挡振动、使变速器工作柔和，提高部件寿命，改善行驶平顺性及乘坐舒适性控制内容：1）换挡油压控制2）减小转矩控制3）N～D换挡控制宁夏工商职业技术学院5、发动机制动控制变速器电脑按照设定的控制程序，在变速杆位置、车速、节气门开度等满足条件时，控制电磁阀工作，实现发动机制动宁夏工商职业技术学院6、故障自诊断和失效保护在电子控制装置中电子控制单元能不停地监测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：宁夏工商职业技术学院①在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器故障警告灯亮起②将检测到的故障内容以故障代码的形式贮存在电子控制单元的存储器中③电子控制单元按设定的失效保护程序控制自动变速器的工作，以保证汽车的基本行驶能力(表5-1）宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院5.2.4执行装置（电磁阀）作用：接受来自ECU的控制信号并完成档位切换、油压调节和变速器的锁止和切离等按作用分类：换挡电磁阀、油压调节电磁阀、锁止控制电磁阀按结构形式分类：开关型、脉冲型宁夏工商职业技术学院1、开关型电磁阀宁夏工商职业技术学院2、脉冲型电磁阀宁夏工商职业技术学院5.3电子控制系统的工作原理及回路分析1、换挡控制原理ECU控制A、B电磁阀来调节换挡阀左右端油压实现换挡操作宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院2、电液式自动变速器控制阀及其工作原理⑴换挡阀控制方式：加压控制、泄压控制图5-20电液控制系统换挡阀的工作原理宁夏工商职业技术学院⑵锁止离合器控制阀图5-21电控系统锁止离合器控制阀工作原理（开关式电磁阀）宁夏工商职业技术学院3、双行星排辛普森式自动变速器各档位油路宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院宁夏工商职业技术学院学习目标：●了解自动变速器常用液压元件的结构及工作原理●了解自动变速器常用阀组的结构及工作原理●了解全液压控制自动变速器组成及工作原理●了解全液压控制自动变速器各部件相互作用关系宁夏工商职业技术学院1、液压控制系统慨述液压定律(帕斯卡定理)：作用在液体上的力平均地向各个方向传递，并且在容器内各处的平均压力保持不变。液体被封闭并且施加一个力，则产生液体压力。容器稍有泄漏将使压力下降4.1自动变速器常用液压元件及其工作原理宁夏工商职业技术学院1、液压控制系统慨述液压控制系统一般由机油泵、控制元件、执行元件（伺服系统）、管路、油底壳等组成。宁夏工商职业技术学院1、液压控制系统慨述机油泵从油底壳抽出工作液并将其压缩，再将它输送到液压管路中，如果机油泵排出的工作液经回油管路回到油底壳，则管路内的压力保持恒定，无作用于活塞的压力。宁夏工商职业技术学院1、液压控制系统慨述当需要升高管路内的液压以供操纵活塞时回油管路必须守全关闭。活塞上得到的压力等于机油泵输出的压力×活塞的受压面积。此时如果机油泵的转速升高，输出的工作液的流量和压力随之增大，活塞得到的压力就越大。宁夏工商职业技术学院1、液压控制系统慨述为使活塞得到的压力保持在所需的范围内，必须在回油管路上加装一个调节阀，使机油泵输出的工作液有一部分回流至油底壳，使管路的液压在目标范围内。宁夏工商职业技术学院4.1.1油泵作用：①使自动变速器油产生一定的压力和流量，并作为动力供给液力变矩器液力操纵系统所需要的压力油，驱动液压执行元件工作。②使行星齿轮等运动元件得到润滑安装位置：变矩器后方宁夏工商职业技术学院形式：①内啮合渐开线齿轮泵(齿轮泵)②摆线转子泵③叶片泵④变量叶片泵动力源：变矩器壳后端的轴套，只要发动机转动，油泵就运转宁夏工商职业技术学院1、内啮合渐开线齿轮泵结构与工作原理大（内）齿轮小（外）齿轮月牙形隔板自动变速器中应用最多的一种油泵，丰田轿车自动变速器基本上都采用这种油泵宁夏工商职业技术学院齿轮式油泵宁夏工商职业技术学院结构组成：内啮合式齿轮泵由泵盖、泵壳、小齿轮和内齿轮等组成。泵盖上的花键用于固定液力变矩器单向离合器的内座圈。小齿轮上有两个凸起，液力变矩器泵轮的两个凹槽插到小齿轮的两个凸起上，带动小齿轮转动，小齿轮带动内齿轮转动，泵体上有一个月牙形隔板，将工作腔分成吸油腔和压油腔。宁夏工商职业技术学院液力变矩器的泵轮带动小齿轮转动，小动齿轮又带动内齿轮转动，齿轮脱离啮合，容积变大产生吸力，将油吸入。当齿轮进入啮合，容积变小，将油泵出。工作原理齿轮泵工作原理宁夏工商职业技术学院变矩器轴套上的凹口与油泵小齿轮上的凸齿结合，变矩器旋转带动油泵小齿轮转动宁夏工商职业技术学院内啮合渐开线齿轮泵的优点：结构紧凑、尺寸小、质量轻、自吸能力强，流量波动小、噪声低宁夏工商职业技术学院2、摆线转子泵结构与工作原理组成：内转子、外转子、泵壳和泵盖宁夏工商职业技术学院发动机运转时，带动油泵内外转子以相同的方向旋转。内转子为主动齿，外转子的转速比内转子每圈慢一个齿。当转子朝顺时针方向旋转时，内外转子中心线的右侧各个工作腔的容积由小变大，形成局部真空，这时自动变速器油从进油口被吸入，而在内外转子中心线的左侧的各个工作腔的容积由大变小，自动变速器油从出油口被排出。工作原理宁夏工商职业技术学院摆线转子泵的排油量由转子的齿数、齿形、齿宽和内外转子的偏心距决定。齿数越多，齿形、齿宽和偏心距越大，排量就越大。宁夏工商职业技术学院3、叶片泵结构与工作原理组成：定子、转子、叶片和壳体、泵盖宁夏工商职业技术学院当转子旋转时，叶片在离心力或叶片底部自动变速器油压力作用下向外张开，紧靠在定子内表面上，并随着旋转，叶片在转子叶片槽内作往复运动，这时在相信两叶片之间形成密封的工作腔。如果转子顺时针旋转，在转子与定子中心连线的左半部工作腔容积逐渐增大，形成一定的真空，把自动变速器油从进油口吸入；而右半部分的工作腔容积逐渐减小，自动变速器油从出油口被挤出。宁夏工商职业技术学院4.1.2控制元件概念：在液压系统中能够控制系统液流的压力、流量和流动方向的装置称为控制机构。作用：控制和调节液压系统中油液的压力、流量和流动方向的控制元件，主要是各种液压控制阀。压力控制阀方向控制阀流量控制阀比例控制阀分类：宁夏工商职业技术学院4.1.2控制元