电控液动式自动变速器的结构控制原理.doc
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1、毕 业 论 文论文题目:电控液动式自动变速器的结构控制原理与维修所属系别 专业班级 姓名 学号 指导教师 撰写日期 年 月摘 要自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾驶者可以全神贯地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。汽车自动变速器常见的有三种,分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)。目前轿车普遍使用的是AT,AT几乎成为自动变速器的代名词。 AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液
2、力变扭器是最重要的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,兼有传递扭矩和离合的作用。 采用液力自动变速器是汽车新技术的一个标志,它有许多其他变速器不可替代的优点:整车具有较好的驾驶性能,良好的行驶性能,较好的行车安全性,降低废气排放等。汽车上加装液力自动变速器后,提高车的操纵稳定性、动力性、通过性、经济性和使用寿命等,从而使车整体性能得到改善。 液力自动变速器提高了车的作业性能和综合技术经济性。关键词:自动变速器,液力变矩器,速比,效率 AbstractAutomatic transmission with easy to use,driving comfort,reduce driver fa
3、tigue strengths,has become a modern car configuration development. Vehicles equipped with automatic transmission automatic transmission according to road conditions change moment,the driver can give full attention to road traffic consistent manner will not be shifting Gaode rush. Automatic transmiss
4、ion,there are three common,namely,hydraulic automatic transmission (AT),Mechanical Variable Transmission (CVT),electronically controlled mechanical automatic transmission (AMT). Car is currently widely used AT,AT almost become synonymous with automatic transmission. AT is a hydraulic torque converte
5、r,planetary gears and hydraulic control system components,transmission and gear by hydraulic means to achieve the combination of speed and moment. Hydraulic torque converter which is the most important part,which consists of the pump wheel,wheels,turbines and components guide the composition of both
6、 the role of transmission torque and clutch. With hydraulic automatic transmission is a sign of new technology vehicles,it has many other advantages of transmission can not be replaced: the vehicle is driving better performance,good driving performance,better traffic safety,reduce exhaust emissions.
7、 Vehicle after the installation of hydraulic automatic transmission to improve vehicle handling and stability,power,by nature,economy and service life,so that overall performance is improved car. Automatic Transmission enhances the cars operating performance and comprehensive technical and economic
8、aspects.Keywords: automatic transmission,torque converter,speed ratio,efficiency 目 录1 引言12 液力自动变速器的组成12.1 液力变矩器12.2 齿轮变速机构22.3 液压操纵系统22.3.1 换挡执行机构22.3.2 液压控制系统33 液力自动变速器的控制技术33.1 换档点的控制33.2 闭锁离合器的控制43.3 换档质量的控制53.4 其它控制技术的应用73.4.1 适应性控制73.4.2 模糊控制73.5 液力自动变速器的优点84自动变速器电子控制系统84.1 节气门位置传感器84.2 电磁感应式车速
9、传感器94.3 输入轴转速传感器94.4 变速器油温度传感器94.5 超速档开关104.6 模式开关104.7 空档起动开关104.8 强制降档开关105 自动变速箱液力变矩器常见故障诊断与维修115.1液力变矩器内支撑导轮的单向离合器打滑115.2 液力变矩器内支撑导轮的单向离合器卡滞116总结12参考文献:13致 谢141 引言随着我国轿车的大量生产和使用,装有电控液力自动变速器的车辆越来越来多,其在工程车上有较好的运用前景,为掌握其核心技术,需从硬件和软件进行深入研究。液力自动变速器的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。因它具有对外负载良好的自动调节和适应性,使车辆起
10、步平稳,加速均匀,其减振作用降低了传动系的动载和扭振,延长了传动系的使用寿命,提高了乘坐舒适性、行驶安全性、通过性以及车辆的平均速度。自动变速器的效率低于机械变速器一直是困扰其发展的一个重要原因。为解决这个问题,液力自动变速器历经采用多元件工作轮液力变矩器、闭锁离合器、增加行星齿轮变速器档位、电子控制等多种方法,使之综合经济性能得到了提高。其中最有效的是最近十年来,在控制方面大量应用电子技术,使液力自动变速器的性能上了一个新的台阶。这方面的主要工作有:换档点控制,变矩器闭锁离合器控制,换档质量控制等1。2 液力自动变速器的组成电控液力自动变速器是由液力变矩器、齿轮变速机构、液压操纵系统和电子控
11、制系统组成的。2.1 液力变矩器液力变矩器安装在发动机和变速器之间,将发动机转矩传给变速器输入轴以自动变速器油为工作介质;可以在一定的范围内自动无级地改变转矩和传动比;起到传递转矩、变矩、变速和离合的功用。1) 液力变矩器的组成:液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成的。2) 泵轮的功用:泵轮是液力变矩器的输入元件;将发动机的机械能转变为自动变速器油的动能。3) 涡轮的功用:涡轮是液力变矩器的输出元件;将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能。4) 导轮的功用:导轮位于泵轮和涡轮之间,是液力变矩器的反应元件;改变自动变速器油的流动方向,从而达到增矩的作用。2.2 齿轮变速机构1)齿轮变速机构的功
12、用:齿轮变速机构可以形成不同的传动比,组合成电控自动变速器不同的档位;目前多数电控自动变速器采用行星齿轮机构进行变速(少数采用平行轴齿轮变速机构)。2)行星齿轮变速机构由行星齿轮机构和执行机构组成;执行机构根据自动变速器控制系统的命令来接合或分离、制动或放松行星齿轮机构的某个元件,通过改变动力传递路线得到不同的传动比2。3)由多个齿轮组成的轮系传动比等于所有从动齿轮齿数的乘积除以所有主动齿轮齿数的乘积。状态挡位固定元件输入部件输出部件旋转方向1降速挡齿圈太阳轮行星架相同方向2超速挡齿圈行星架太阳轮相同方向3降速挡太阳轮齿圈行星架相同方向4超速档太阳轮行星架齿圈相同方向5倒挡位(降速)行星架太阳
13、轮齿圈相反方向6倒挡位(超速)行星架齿圈太阳轮相反方向7直接挡没有任意两个第三元件同向同速8空挡位没有不定不定不转动表2-1 行星齿轮机构的工作情况2.3 液压操纵系统液压操纵系统是由换挡执行机构和液压控制系统组成的。2.3.1 换挡执行机构换挡执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成,离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转。而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。1) 离合器的类型:自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器。2)离合器的功用:将变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接,或将行星排的某两个基本元件连接在一起,使之成为一个整体转动。3
14、)制动器的类型:在自动变速器中常用的制动器有片式制动器和带式制动器。4) 制动器的功用:固定行星齿轮机构中的基本元件,阻止其旋转。5)单向离合器的类型:在自动变速器中常用的单向离合器有滚子式和楔块式两种类型。6)单向离合器的功用:是使某元件只能按一定方向旋转,在另一个方向上锁止。2.3.2 液压控制系统自动变速器的自动控制是靠液压控制系统来完成的;主要控制换挡执行机构的工作。1) 液压控制系统的组成:液压控制系统是由动力源、执行机构和控制机构三部分组成的。2)动力源:是由液力变矩器泵轮驱动的液压泵,它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换挡外,还给液力变矩器提供冷却补偿油,向行星齿轮变速器
15、供应润滑油。3)执行机构:执行机构包括离合器、制动器的液压缸和单向离合器。4)控制机构:控制机构包括主油路调压阀、手动阀、换挡阀和锁止离合器控制阀等,集中安装在自动变速器的阀体上3。3 液力自动变速器的控制技术液力自动变速器的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。因它具有对外负载良好的自动调节和适应性,使车辆起步平稳,加速均匀,其减振作用降低了传动系的动载和扭振,延长了传动系的使用寿命,提高了乘坐舒适性、行驶安全性、通过性以及车辆的平均速度。自动变速器的效率低于机械变速器一直是困扰其发展的一个重要原因。为解决这个问题,液力自动变速器历经采用多元件工作轮液力变矩器、闭锁离合器、
16、增加行星齿轮变速器档位、电子控制等多种方法,使之综合经济性能得到了提高。其中最有效的是最近十年来,在控制方面大量应用电子技术,使液力自动变速器的性能上了一个新的台阶。这方面的主要工作有:换档点控制,变矩器闭锁离合器控制,换档质量控制等。 3.1 换档点的控制 换档点是变速器输出转速、发动机负荷、选档杆位置开关和换档模式开关的函数。例如驾驶员可以将选档杆置于“D”位置和选取“E(经济)”模式,则换档点由图3-1所示的换档图所决定。图中横坐标为变速器输出轴转速(相当于车速),纵坐标为发动机节气门开度(相当于负荷),图中曲线1-2,2-3,3-4对应于升档时的换档点,而曲线4-3,3-2,2-l对应
17、于降档时的换档点。车速增加时,只要发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向右越过了相应的升档曲线,变速器自动升一档。而车速下降时,只要发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向左越过了相应的降档曲线,变速器自动降一档。由曲线形状可看出,发动机负荷大,升档或降档时的车速相应就也越高,以保证汽车大负荷低档行驶时的动力性。因控制单元存储器空间的限制,换档图中的升降档曲线不像过去液压控制方式那样,曲线呈连续光滑形状,而往往呈阶状。 图3-1 自动变速器换档图3.2 闭锁离合器的控制 为提高自动变速器的效率,可对液力变矩器实施闭锁,闭锁工作由闭锁离合器来完成,它受发动机负荷、输出轴转速、档位和换档模式
18、共同控制4。 对闭锁离合器均采用电子控制的方法,即由电磁感应式传感器提供变速器输出轴转速信号,节气门位置开关提供发动机负荷信号,再加上换档杆位置和模式开关信号,一并传给控制单元进行处理和控制。执行元件包括开关式电磁阀及脉冲式电磁阀,后者主要是控制闭锁离合器活塞作用油压大小,以改善由液力传动转到机械传动的舒适性。闭锁离合器的锁止虽在各档都可进行,实际上仅限于在三档和四档。图2中的两组虚线和点线即为闭锁离合器锁止和分离曲线。当发动机负荷和变速器输出转速所决定的工况点向右越过了虚线,闭锁离合器锁止,从液力传动转入机械传动。而由于车速下降或发动机负荷增加的原因,当发动机负荷和变速输出转速所决定的工况点
19、向左越过了点线,则闭锁离合器分离,由机械传动变为液力传动。但在两种传动工况转变过程中,由于转速比的变化引起所传递转矩产生一个阶跃,使得传动系出现动载,影响乘坐舒适性。因此,闭锁工况点的选取成为关键问题。 采用脉冲式电磁阀可以很好地解决这个问题。脉冲式电磁阀由电磁线圈、衔铁、阀芯等组成,其作用是控制油路中油压的大小。与普通开关式电磁阀不同之处在于控制脉冲式电磁阀工作的电信号不是恒定不变的电压信号,而是一个频率固定的脉冲电信号。电磁阀在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔,电脑通过改变脉冲的宽度,或者说每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比例,即所谓占空比(定义为在一个脉冲周期内,通电的时长
20、为A,断电的时长为B,则占空比=A/(A+B)100%,故其变化范围为0-100%)来改变电磁阀开启和关闭的时间比例,而达到控制油路压力的目的。占空比越大,经电磁阀泄出的液压油就越多,油路压力就越低;反之,占空比越小,油路压力就越高。 为了利用液力变矩器传力柔和的特点,在换档时也可短时间地分离闭锁离合器,使液力变矩器起作用。 3.3 换档质量的控制 换档质量主要取决于行星齿轮啮合时的平顺性。如图3-2所示的行星齿轮变速器简图,二档是前行星排的高速档与后行星排的一档组合而得,需参加工作的操纵元件为C2、B0和F2。三档是由前行星排的低速档与后行星排的二档组合而成,需参加工作的操纵元件为C0、C1
21、、B2、F0和F1。当二档换至三档时必须使两个行星排在相反方向上保持同步,也就是说变速器由二档换至三档时,前行星排必须升档,而后行星排必须降档,两者须同时进行,这里的关键是制动器B0的放松和B2的结合要同时进行,否则就造成换档干涉或动力短时间中断。 现常用三种措施来改善换档质量:一是换档时对发动机实施减扭矩控制;二是主油压调切控制;三是在换档时短时间地分离闭锁离合器,使液力变矩器工作,起到柔和传递动力的作用。下面主要介绍前两种措施5。 图3-2 行星齿轮变速器简图发动机减扭矩控制就是减少发动机所产生的转矩。控制带负荷升档时发动机转矩的目的,是减少换档时摩擦元件所耗散的能量。它靠减少换档同步期间
22、发动机所产生的转矩来实现,而不需要中断动力。控制带负荷降档时发动机转矩的目的,是为了抑制换档过程中由单向离合器和摩擦元件所产生的颤抖。减小发动机转矩通常的方法是延迟点火时间。 有发动机转矩控制和没有控制条件下升档时车辆纵向加速度的变化情况。没有发动机转矩控制时,为将离合器滑移时间控制在500ms内,需在滑移期间增加转矩,这将在换档结束时引起大的转矩跳跃,造成纵向加速度变化,影响舒适性。如果滑移时间相同而将发动机转矩减少50%,并明显地减少离合器油压,则换档期间的加速度与换档前的水平差不多,换档结束时转矩的跳跃也小,这就使换档质量得到改善,并减小了相同时间内摩擦元件的负荷。 主油压调节控制的目的
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- 电控液动式 自动变速器 结构 控制 原理

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