汽车底盘电控技术 自动变速器(液压控制系统)ppt课件.ppt
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1、主要内容:,1、概述,2、供油与调压系统,3、自动换挡控制参数信号转换,第四章 液压控制自动换档系统,4、换挡控制阀及各挡油路,5、换挡品质及控制,第一节 概 述,1、换挡控制系统的作用 根据自动变速器换挡杆的位置及汽车行驶状态(车速、负荷等因素),按照设定的换挡规律,通过控制换挡执行元件,实现挡位的自动变换。2、换挡控制的基本要求 保证最佳的换挡规律;以获得良好的动力性、经济性和排放性 换挡平稳、换挡品质好、使用寿命长; 换挡准确、及时; 驾驶员可干预自动换挡; 操纵系统工作稳定、可靠;,一、自动变速器换挡控制的基本要求,二、液压控制系统的原理和组成,1、控制原理液压控制系统的主要组成:油泵
2、、阀体和控制阀等自动换挡的控制信息(或参数 ):变速杆位置、油门开度、车速,主要组成:油泵、阀体和控制阀等根据功能包括: 供油和调压部分;油泵和调压阀等 换挡参数信号转换部分;变速杆位置、油门、车速 换挡控制器;各种换挡控制阀 换挡执行机构;离合器、制动器、单向离合器 换挡品质控制部分;蓄压器、缓冲阀、定时阀、压力调节阀等 换挡品质即换挡过程的平稳性(或平顺性),2、系统组成,阀体内安装各种控制阀,是液压控制系统的主要组成部分;车型不同,阀体和控制阀也不尽相同。本田MPYA自动变速器阀体: 下阀体:主阀体、辅助阀体、节流阀体 上阀体:缓冲阀体、油压调节阀体、油泵本体,3、阀体和控制阀,本田MP
3、YA自动变速器阀体,下阀体:主阀体、辅助阀体、节流阀体,上阀体:缓冲阀体、油压调节阀体、油泵本体,丰田A540E自动变速器阀体:上阀体:2挡滑行调节阀、孔板节流阀、节气门阀、节气门油压控 制随动阀、止回阀、1号蓄压器控制阀、锁紧中继控制阀 下阀体:次压调节阀、2号蓄压器控制阀、保险阀、3-4挡换挡阀、 低档滑行调节阀、1-2挡换挡阀、2-3挡换挡阀、次级调压 阀、减压阀等手动阀阀体:手动阀,上阀体,下阀体,图为一液压控制阀当压力为P2的液压油注入B口时,设压力作用在左D1和右D2端面的力分别为F21和F22,则:,三、液压控制基础知识,合力为:,结论:液压阀的两端有不同直径的阀环时,液压油合力
4、的大小取决于两直径的差,合力的方向指向直径大的一端。当A口作用有P1的液压油时,其作用力为:,则阀的移动情况:F1F2+Fs时,阀左移至左端;F1F2+Fs时,阀右移,液压油从C口流出;F1F2+Fs时,处于平衡状态。,第二节 供油与调压系统,1、供油系统的功能与组成功能: 向变矩器供油,并维持油压; 向液压控制系统供油,并维持主油路油压; 向换挡执行(或操纵机构)机构供油; 向各变速器运动零件提供润滑油; 对工作油液进行冷却;主要组成:各分支供油系统变矩器供油系统、冷却和润滑系统油泵及辅助装置油泵、油箱、油滤、油管等调压与控制装置调压阀、溢流阀、安全阀等,一、供油系统, 油泵 作用:使液压油
5、产生一定压力,供给液压控制系统,保证操纵 系统各零件润滑。 类型: 定量泵:排量一定。如:齿轮泵、转子泵、叶片泵 变量泵:排量可变。 齿轮泵 类型:内啮合和外啮合 组成:见图注:主动齿轮有两个花键与泵轮轴相连,发动机转油泵就转供油;油泵输出油路中装有泄压阀,以限制最高输出压力;,2、油泵及辅助装置, 转子泵(摆线泵) 是一种特殊齿形的内啮 合的齿轮泵 组成:内转子和外转子特点:高速性能好,噪音 小,运转平稳;流 量脉动大原理:内转子为主动齿,外转子的转速比内转子每圈慢一个齿。, 叶片泵组成:定子、转子、叶片等特点:运转平稳,噪音小, 流量均匀;结构复杂原理:转子直径、宽度、偏心越大,泵的排量越
6、大。, 变量泵排量可变。可减少高速时过多的泵油量使泵的运转阻力增大,以减少发动机动力的损失。多用叶片泵设计成变量泵组成:定子、转子、销轴等特点:定子可绕销轴作一定摆动原理:低速时,调压阀使反馈油压下降,定子顺转,加大偏心,排量增大;高速时,使定子逆转,减小偏心,排量减小。,变量泵泵油量曲线发动机转速超过一定时,泵油量不在增加。从而减少了油泵高速运转的阻力。而定量泵的泵油量随发动机转速成正比增加。2变量泵泵油曲线1定量泵泵油曲线, 辅助装置 油箱 类型:总体式 以变速器油底壳为油箱 分离式 由油管与变速器相通 滤清器 设有三种滤清器: 进油滤清器(粗滤器) 油泵吸油端。防大颗粒或纤维杂质 油底壳
7、有磁铁吸附金属颗粒 以金属滤网或纺织物为材料 精滤器 回油管或油泵输出管上。防微小颗粒 阀前专业滤清器 精密的控制阀前。更精密 用多层金属丝或微孔滤纸,1、供油系统的功能与组成功能: 调节各供油系统的压力常见各供油系统油压:操纵控制系统主油压; 液力变矩器补偿油压; 换挡控制油压; 换挡品质控制油压; 泄油背压等 主要组成: 初级调节阀(主压力阀)、次级调压阀、节气门阀、顺 序阀、减压阀、安全阀等下图为丰田A43D自动变速器油压调节与控制阀:,二、压力调节与控制(以丰田A43D为例),1-次级调节阀2-节气门阀3-止回阀4-限压阀5-初级调节阀6-降挡柱塞7-油泵8-冷却器旁通阀, 节气门阀与
8、降挡柱塞 与降挡柱塞安装在同一阀孔中,滚轮与一凸轮接触,凸轮与节气门相连。节气门阀的作用:将节气门开度变换为液压信号(节气门压力), 以调节主油路油压、变矩器补偿油压和润滑油压。降挡柱塞的作用:节气门开度大(86%),输出降挡压力,实现 强制降挡,以获得良好加速性能。 止回阀的作用:根据变速器工况,调节节气门输出压力。(车速反馈阀) P、R、N挡时,止回阀位于上端,节气门压力增加; D、2、L挡时,止回阀位于下端,节气门压力减少。,原理:降挡柱塞上移,使节气门阀上移,开通油泵压力油路,形成节气门压力。此压力作用与初、次级调节阀和各换挡阀,同时作用于节气门阀上部,当上部压力较大时,会使节气门阀复
9、位。车速越高,止回阀越向下移,作用在节气门阀上端压力越大,节气门油压降低。, 初级调节阀(主调压阀) 作用:根据发动机转速和节气门开度自动调节整个液压控制系 统油压(主油路油压) ,并保持各系统油压稳定。 组成:调节阀、弹簧、调节柱塞等,原理:油泵不工作时,在弹簧作用下,调节阀和调节柱塞分别处于上、下端;油泵工作时,作用在调节阀上端的油压使其下移,通过调节出油口和泄油口的面积,调节系统油压。,节气门开度较大时,节气门压力增大,使调节柱塞上移,使系统油压提高,以满足大负荷的要求。R挡时,来自手动阀的压力油使柱塞上移,使系统油压升高。, 次级调节阀 作用:根据节气门开度自动调节液力变矩器和润滑油路
10、油压。,原理:当系统油压升高时,阀下移,使润滑油压增大;系统油压过高时,阀下移而连通泄油孔,使油压下降。节气门油压增大时,阀上移,油压升高。停机时,单向阀将变矩器油路关闭。,结论: 液压控制系统主油路油压随发动机负荷的增大而增大; 变速杆在P、R、N位时,由于节气门阀输出压力增大而使 主油路油压也增大。 变速杆在D、2、L位时,负荷相同下,车速提高而使节气 门阀输出油压降低,主油路油压也降低。,1、ATF的功能与性能要求功能: 传递动力的介质(变矩器) 传递压能的介质(液压控制系统) 润滑作用 冷却作用要求: 适当的粘度和良好的粘度稳定性。 自动变速器的工作温度范围一般为-40 +170,其粘
11、 度变换范围也较大。 下表为PTF-1类传动液的粘度特性:,三、自动变速器传动液(ATFAutomatic Transmission Fluid), 良好的热氧化稳定性。否则会产生高温氧化沉淀物 良好的抗磨性。保证齿轮变速器零件不易磨损 良好的抗泡性。起泡会降低液力传动效率和液压控制的 灵敏度,油压波动,甚至供油中断。 对橡胶密封材料具有良好的适应性。不会使其产生明显 膨胀、收缩和硬化,以导致传动液泄漏。,2、ATF的类型 进口车多采用美国的传动液PTF(Power Transmission Fluid),其类型如下:,3、ATF的使用注意事项 ATF不能错用、混用。不同类型的自动变速器使用的
12、ATF会 不同 散热器工作良好。传动液正常使用温度一般为5080 ,最 高达170 ,过高会变质。 通风塞保持通畅。位于变速器壳体上,若堵塞会使传动液因 压力过高而泄漏。,第三节自动换挡控制参数信号转换,功能:将油门开度变换为液压控制信号类型: 机械式如:节气门阀(成正比) 特点:简单、灵敏度高、适应性强,但连接轴销易 磨损,需经常调整。 真空式输入信号装置为真空罐 结构与原理如下图所示:,一、油门调压阀,一般自动换挡控制信息有3个:变速杆位置、油门开度、车速,原理:当节气门开度小时,皮膜上室真空度大,皮膜和油道2的作用力使阀上移,油道3(油泵油道)的通道减小,而油道1的通道增大,使节气门阀油
13、压(油道2)下降;反之,阀下移,油压升高。,功能:将车速变换为液压控制信号调速器输出压力类型: 复锤式调速器 结构:两个大小不同的重锤内外套装于同一调速阀上 原理: 低速时,离心力使重锤和滑阀向外移动较小,调速 器输出油压较小,高速时,外移较多,输出压力较 大。 转速继续升高,当调速阀轴移动被阀壳凸台挡住 时,滑阀只能靠自身的惯性外移。所以,调速器输 出油压与动力输出轴转速关系是两级的。,二、速度调压阀调速器,1-调速器轴;2-重锤;3-滑阀;6-动力输出轴, 双锤式调速器 结构: 由初级调速阀和次级调速阀组成。静止时,在弹簧作用下,初级调速阀靠近输出轴,而次级调速远离输出轴。,原理:输出轴转
14、动时,来自手动阀的油先进入次级调速阀,面积差使次级调速阀向输出轴靠近,开通进入初级调速阀的油道。同时,初级调速阀在离心力的作用下外移,从而输出调速器油压,转速越快,输出油压越高。较低转速时,初级调速阀由于离心力不足会使调速器无油压输出。,功能:通过变速杆带动手动阀位置的改变,从而选定不同 的自动换挡范围(如:P、R、N、D、2、L)下图为丰田A43D自动变速器手动阀:,三、手动阀,a,b-到2-3挡换挡阀;c,d-到前进挡油道;e-来自油泵;f-至倒档执行元件; g,h-到1-2挡换挡阀,倒档和低挡制动器;,丰田A43D自动变速器换挡范围手动阀:,第四节 换挡控制阀及各挡油路,1、换挡规律即:
15、换挡时油门开度和车速的关系最佳的换挡车速取决于油门开度,如图所示,一、换挡规律及其对汽车性能的影响,AA曲线决定挡升入挡时刻BB曲线决定挡降入挡时刻升降挡之间有一重叠区降挡速差:V2-V1即,可减少不必要的换挡干预换挡:同一车速下,改变油门开度,可实现升降挡。,1、换挡规律对汽车性能的影响对动力性的影响图为一定油门开度下,相邻挡位变速器输出功率与车速的关系,车速在Vc点换挡可利用最大输出功率;考虑降挡速差,降挡点选在VA结论:降挡速差越大,功率利用越差;换挡点越靠近功率曲线交点,动力性越好。,对换挡次数的影响图为一定油门开度下,相邻挡位的牵引力与车速的关系若升挡点为V1;降挡点选在V2。,由a
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