自动变速器液压及电子控制系统ppt课件.ppt
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1、任务六 “人机”控制系统,学习情景一 丰田汽车控制系统,一、手控阀,1、手控阀作用 自动变速器选档手柄每一档位对应手控阀的一个位置,可控制阀体上不同油路的导通和关闭。液压系统档位变换的控制,要在该油路基础上进行。2、手控阀控制原理 手控阀在P、R、N、D、2、L不同位置时,油路的导通情况如图所示。,驾驶员通过操纵手柄拨动手动阀,当操纵手柄位于不同位置时,手动阀也随之移至相应的位置,使进入手动阀的主油路与不同的控制油路接通,或直接将主油路压力油送入相应的换挡执行元件(如前进离合器、倒挡离合器等),并使不参加工作的控制油路与泄油孔接通,这些油路中的压力油泄空,从而使控制系统及自动变速器处于不同挡位
2、的工作状态。,5.4 液压控制系统组成及功用,B3,C2,5.4 液压控制系统组成及功用,5.4 液压控制系统组成及功用,5.4 液压控制系统组成及功用,5.4 液压控制系统组成及功用,5.4 液压控制系统组成及功用,二、节气门阀,1.节气门阀的作用形成和调节负荷油压,并使之随发动机负荷的变化而变化。(1)根据发动机负荷的变化,改变负荷油压,用于调节主油压和变矩器油压;(2)根据发动机负荷的变化,改变负荷油压,作用于换档阀进行自动换档控制。,2、节气门阀的工作情况,1)调压原理依靠阀上下方作用力的平衡关系来调节主油。使阀下行的作用力:弹簧弹力、负荷油压、断流压力阀下方:负荷油压,2)调压过程,
3、(1)主油压进入节气门阀中部,由于进油口的节流作用,使出油口的压力下降,形成负荷油压。(2) 节气门开度增大时,进油口开度增大,油压升高。同时,油压作用在阀的上方,产生向下的压力,使阀下移,使阀稳定在某一位置。,止回阀,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,会使节气门阀复位。车速越高,止回阀越向下移,作用在节气门阀上端压
4、力越大,节气门油压降低。,3、开关电磁阀和脉冲电磁阀,4速自动变速器通常有三个或者四个电磁阀NO.1和NO.2控制换挡,NO.3用来控制锁止,NO.4用来控制蓄压器背压。NO.3由电脑通过脉冲信号可以使锁止离合器由部分打滑锁止到完全锁止。NO.4也可以通过脉冲信号控制背压油压大小用来控制换挡执行器的结合速度。换挡电磁阀都是开关型电磁阀。,(三)蓄压器,1、作用 蓄压器的作用是缓和换档冲击,2、原理 活塞内部有弹簧,外侧环槽有油压,蓄压器下方的进油口与相应的执行元件进油口并联。 在执行元件充油时,油也进入相应的蓄压器,弹簧被压缩的同时能吸收油压的压力脉动,避免造成换档冲击。,8、蓄压器,在离合器
5、C1、C2和制动器B2的油路上,分别设有蓄压器,结构基本相同,尺寸略有差异。作用:满足离合器和制动器接合过程中工作压力的增长先快后慢的要求,使之接合平稳,并吸收冲击,保持压力稳定。,学习情景二自动变速器电子控制系统,1、电控变速器与液控自动变速器的对比,1)换档信号 液控换档信号取决于节气门开度和车速; 电控换档信号包括发动机温度、节气门开度、车速进气管真空度等。,2)阀板 液控变速器:阀板结构复杂,液压回路多,控制阀多; 电控变速器:减少回路和阀板的数量,阀板结构简单。,3)控制 液控变速器:换档时刻不精确,换档有冲击和振动; 电控变速器:换档精确,减少换档冲击和振动。,4)性能 液控变速器
6、:工作相应慢,经济性动力性较差,可靠性低; 电控变速器:工作相应迅速,经济性和动力性提高,系统可靠性提高。,2、电控系统的组成,电控系统包括传感器、ECU和执行元件。,1)传感器的作用 检测对变速器产生影响的汽车、发动机在不同工况下的各种信息,并将得到的信息转换为计算机能接受的电信号,为计算机工作提供可靠、真实的信息。,2)ECU的作用 用来接收、存储、处理和发送信息。,3)执行元件的作用 接受计算机输出的指令,完成设定的任务。 将电控形式的指令转变为控制目标的物理运动。 常用执行元件有电磁阀和步进电机。,(一)电子控制单元,1)作用 根据计算机中存储的程序,对传感器和控制开关输入的信号进行运
7、算、分析和判断,形成相应的控制指令,控制有关执行器产生与控制指令相对应的动作,使被控制系统实现快速、准确的自动控制。 对电子控制系统进行实时监测,一旦出现故障,即发出警告、存储故障信息,并进行相应的控制,2)组成 从硬件物理结构上,可分为壳体、接口、电路板和电路等; 从功能方面可分为恒定电源、输入转换电路、微处理器和输出驱动电路。,1、微处理器,是计算机的计算和决策芯片。 用来接收、存储、处理和发送信息,用户可通过程序设定达到特定的功能要求。,1)程序设定 指使微处理器对外部事件进行判定,对收集到的信息进行分析处理,并产生相应的输出指令。,2)存储器 程序以编码的形式存于存储器中,通电后即可调
8、取,实现控制功能。 分为:只读存储器ROM、随即存储器RAM、电擦除可编程只读存储器EPROM和可保持存储器KAM。,只读存储器ROM 其中的信息只能被读取,不能写入和擦除;随即存储器RAM 暂时存储所需信息,断电后消失;电擦除可编程只读存储器EPROM 用于存放一些用于不同车型的专用程序,可即插即用,可更换;可保持存储器KAM 点火开关断开时,信息仍可保存,但当汽车电源与计算机断开时,信息被擦除。,2、输入转换电路,用来接收、转换和处理信息,使之成为微处理器能够处理的信号。,3、输出驱动电路,用来输出、转换和放大信息,使之驱动执行装置,实现控制目的。,4、软件,1)软件与硬件匹配部分 输入输
9、信号的调制、滤波、放大,电控单元的初始化等。,2)软件的控制功能部分 根据系统需要实现控制功能。,4)自诊断和测试通信程序 系统特性数据的存储和校正数据的存储,便于微处理器调取。,(二)信息输入装置,信息输入装置包括传感器和信号转换电路。,为控制装置提供准确的运行状态信息,通过传感器转化为电量,输入转化电路,产生能为微处理器识别的数字信号。,传感器,为将系统的各种物理量转化为电量,输入转化电路,产生能为微处理器识别的数字信号。 这些物理量包括:转速、加速度、压力、位置、温度及各种开关等。,传感器分为有源式传感器和无源式传感器。,有源式传感器:不需外加电源,随被测量变化而能产生电量。 热电式、压
10、电式、磁电式等传感器。,无源式传感器:必须外加电源,某个电参量随被测量变化而变化。 电位计、热敏电阻、电容式传感器等传感器。,1、车速传感器,用于检测变速器输出轴转速,一般电控系统有两个车速信号传感器。1号车速传感器: 位于仪表板车速表处。2号车速传感器: 位于变速器输出轴处。,正常情况下,变速器电控系利用2号传感器的信号进行换档控制和锁止控制,1号传感器的信号作为备用。,磁感应式车速传感器由转子和传感头组成。传感头由永久磁铁和电磁线圈组成。,(1)磁感应式车速传感器,转子旋转时,会引起感应线圈中磁通量的变化,从而产生交流感应信号电压。 根据感应信号电压脉冲频率的大小来计算出车速。,(2)簧片
11、式车速传感器,由固定的簧片和随转子旋转的磁铁组成。根据簧片闭合的次数计算转速。1号传感器有四块磁铁,随里程表软轴驱动。,2、输入轴转速传感器,用于提供输入轴转速传。 用于精确控制换档过程; ECU将此信号和发动机转速信号对比,用于油路压力控制和锁止离合器的优化控制。,3、空档起动开关,工作电路电压12V。 在P、N位时,接通起动机电路,可以起动发动机; 接通档位指示灯电路,显示变速器所处档位; 向ECU提供各档位信号(N、2、L档),用于控制换档。在P、R、D时无信号,ECU可按D档控制电磁阀,而油路由手控阀在各档时控制。 2、L档时,电控单元对响应档位进行限制控制。 N档可用于汽车后坐控制。
12、,4、油温和水温传感器,(1)油温传感器,作用 ECU提供5V参考电压,根据油温变化,输出变化电压信号。 此信号用来修正主油压、选择合适换档程序及锁止离合器控制。类型 内部主要为热敏电阻,随温度变化,电阻会变化。 负温度特性(NTC):电阻随温度升高而下降; 热敏电阻以NiO、CoO、MnO等金属氧化物为主要成分,温度特性程指数函数规律变化。 正温度特性(PTC):电阻随温度升高而上升。 热敏电阻以BaTiO3为主要成分,与金属氧化物混合烧结而成,电阻移3位数急剧变化。,正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻的电阻值变化特点,(1)水温传感器,作用 用于对超速档、锁止离合器、及换档时间进行器控
13、制。 若水温较低,ECU控制变速器不能升入超速档、锁止离合器不能锁止,同时延迟换档时间。,5、超速档开关,6、制动灯开关,装在制动踏板支架上。 当踩制动踏板时,制动灯点亮,同时信号电路接通,向电控单元提供12V信号电压。 该开关用于锁止离合器控制和后坐控制。,当超速档开关ON时,向电控单元提供12V信号电压。此时,O/D OFF指示灯熄灭。当超速档开关OFF时,不向电控单元提供电压信号。此时,O/D OFF指示灯点亮。 该开关用于超速档控制。,7、行驶模式选择开关,根据开关的不同位置,在汽车行驶时,按照不同的规律进行换档。 PWR为动力模式,以获得最大动力性为目标来设计换档规律,汽车行驶时,发
14、动机经常在大功率范围运行,汽车动力性好;ECON为经济模式,以获得最佳燃油经济性为目标,变速器的换档规律能使发动机在汽车行驶中,经常处于经济转速范围,从而提高汽车的燃油经济性。,8、巡航控制开关,巡航控制系统可以通过设定,不需要驾驶员控制,使汽车在一定车速范围内行驶,减少驾驶员的劳动强度。 车辆正常巡航行驶时,信号电压为12V,变速器可升入超速档,并且锁止离合器可以进行锁止; 当汽车车速偏离巡航车速4-10Km/h时,信号电压为0V,使变速器解除锁止离合器的锁止,同时限制升入超速档。,9、节气门位置传感器,向电控系提供节气门开度信号,用于换档控制、锁止离合器、强制降档及油压等的控制。,节气门位
15、置传感器的信号电压为线性变化,否则将无法用于变速器控制。 Vc为5V,VTA是信号输出端,电压0-5V,IDLE在怠速触电闭合时为0V,其他时间为12V。,发动机ECU和变速器ECU之间用L1、L2、L3三个电压(约为5V )信号来反映节气门的开度,根据三个电压信号的不同组合,来反映节气门的不同开度。 怠速信号可通IDLE端的信号电压直接确定。IDLE在怠速触电闭合时为0V,其他时间为12V。,(三)输出装置,1、开关型电磁阀 主要由线圈、弹簧、衔铁和球阀等组成。 根据计算机发出的指令信号,进行通电或断电,因此阀只有开和断两种状态。 根据控制原理可分为常开式和常关式。,电磁式执行元件是把控制系
16、统输出的电信号转换为机械直线运动的元件。 主要由电磁线圈、柱塞、移动衔铁,弹簧等组成。,三种工作方式:控制一条油路保持油压排空;开启和关闭某一油道。控制油路流向变化。,2、脉宽调制电磁阀 主要由线圈、弹簧、衔铁和滑阀和阀体等组成。 根据计算机发出的有一定频率的脉冲指令信号,改变电磁线圈中电流的大小,使滑阀出于不同的位置,以调节液压系统的压力。,控制信号为一个固定频率的脉冲信号;电磁阀反复地开启关闭;ECU改变每个脉冲周期内电流的占空比,改变电磁阀地开闭持续时间,实现对油压的控制。,占空比系数=高电平的通电时间/一个信号周期的时间,1、换档正时控制,1)ECT ECU将选档手柄在各位置(D、2、
17、L)及各行驶模式下的最佳换档方式事先编成存入存储器中。,2)ECT ECU根据各信号,在合适的时刻,通过控制1、2号电磁阀的通断电方式,进行档位变换控制。,3)ECT ECU一般只对前进档时提供换档和锁止控制,而其他档采用机械方式控制。,换档方式1适于城市市区和郊区公路,经济性好,油耗低; 方式2适于加速行驶时,升降档车速均较高; 方式3适于选档手柄位于2位置时,为防发动机超速,适当时可升入3档; 方式4适于选档手柄位于L位置时,变速器不能升档。,2、发动机转矩控制,为了防止换档冲击,在换档时,除了对工作油压进行缓冲外,ECU还将减小点火提前角,使输出转矩临时下降,更有利于离合器、制动器的平稳
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