自动变速液压及电控系统.ppt

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1、自动变速液压控制系统,液压控制系统的组成,液压控制系统的组成,液压泵,液压泵，又称油泵。位置:位于液力变矩器与行星齿轮系统之间。驱动:由液力变矩的泵轮(发动机)驱动。常见类型：齿轮泵、转子泵、叶片泵。,齿轮泵,它是自动变速器中应用最多的一种油泵，各种丰田汽车自动变速器都采用这种泵。它具有结构紧凑、尺寸小、重量轻、自吸能力强、流量波动小、噪声低等特点。它由小齿轮、内齿轮、月牙形隔板、泵壳、泵盖等组成,齿轮泵,转子泵,它是一种特殊齿形的内啮合轮泵，它具有结构简单、尺寸紧凑、噪音小、运转平稳、高速性能良好等优点；其缺点是流量脉冲大、加工精度要求高。它由一对内啮合的转子及泵壳，泵盖等组成，如图所示。,

2、叶片泵,叶片泵由定子、转子、叶片及壳体、泵盖等组成。它具有运转平稳、噪声小、泵油流量均匀、容积效率高等优点；但它结构复杂，对液压油的污染比较敏感。,油泵使用注意,.发动机不工作时，油泵不泵油，变速器内无控制油压。所以，在推动自动变速车辆时，即使在或挡，输出轴实际是空转，发动机无法起动。.自动变速车辆被牵引时，发动机不工作，油泵也不工作，无压力油。所以，长距离牵引会导致齿轮系统因无润滑油而磨损加剧。牵引距离不能超过50，牵引速度不得高于30-50KM/H。.变速器齿轮系统有故障或严重漏油时，,主油路调压阀,设置主油路调压阀的原因：,液压油泵是发动机直接驱动的，故其输出流量和压力均受发动机运动状况

3、的影响。当主油路压力过高时，会引起换档冲击和增加功率消耗；当主油路压力过低时，会引起执行元件打滑。另外，油液在进入换档系统其他阀时也应保持稳定的油压力，使系统工作平顺。,主油路调压阀,主油路系统在不同工况、不同挡位时，具有不同油压的要求：,油门开度：油门开度较小时，自动变速器所传递的扭矩较小，离合器、制动器不易打滑，主油路压力可以降低。而当油门开度较大时，因传递的扭矩较大，为防止离合器、制动器打滑，主油路压力要升高。汽车行驶挡位：低速挡行驶时，所传递的扭矩较大，主油路压力要高。而在高挡行驶时，所传递的扭矩较小，可降低主油路油压，以减小油泵运行阻力。倒挡行驶时：倒挡的使用时间较少，为减小自动变速

4、器的尺寸，倒挡执行机构做得较小（摩擦片数少），为防止打滑，主油路压力要比前进挡时有所提高。,主油路调压阀,作用：根据变速杆的位置、汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动调节主油路油压。,主油路调压阀通常采用阶梯型滑阀。,组成：上部的阀芯、下部的柱塞套筒调压弹簧,阀芯,柱塞及套筒,调压弹簧,油泵的液压力,节气门阀的液压力,B,C,在阀门的上端处，受来自油泵的液压力的作用；下端则受到柱塞下部处的来自发动机油门所控制的节气门阀的液压力的作用（该液压力与油门开度成正比关系），以及调压弹簧的作用力。柱塞上下两端的力的平衡，决定阀体所处的位置。,油泵的液压力,节气门阀的液压力,B,C,若油泵泵油量增大，油

5、压升高，作用在处向下的液压力增大，推动阀体下移，出油口打开，液压泵输出的部分油液排回油底壳，使主油路压力调整到规定值。,管路压力（手动阀挡）,处向下的液压力增大，但此时受油门控制的节气门阀油压也增大，使得在处向上的作用力也增大，于是主油路调压阀继续保持平衡，满足了油门开度大时对主油路油压增大的要求。,当油门开大时，发动机转速增加，油泵产生液压力也升高。,自液压泵,出油路,节气门阀控制液压,到第二调节阀,阀芯,弹簧,柱塞,柱塞套,B,C,管路压力（手动阀挡）,倒挡时，手动阀打开另一条油路，将压力油引入主油路调压阀柱塞的腔，使作用在下端向上的油压力增大，阀芯上移，出油口变小，主油路压力增高，从而满

6、足了倒挡时油压较前进挡有所增大的要求。,自液压泵,出油路,节气门阀控制液压,到第二调节阀,阀芯,弹簧,柱塞,柱塞套,B,C,管路压力（手动阀挡）,主油路调压阀工作原理动画,手动阀,也称为多路换向阀。由驾驶员手工操作，用于控制自动变速器的工作状态。由变速杆通过联动装置控制，通过手动阀可对自动变速器液压控制系统的油路进行切换，对不同换档执行元件进行控制，实现不同的换档需要。,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

7、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的工作状态。,手动阀,当手柄置于前进（）位置时，对三挡自动变速器而言，变速可根据换挡信号在至挡之间自动变换；对四挡自动变速器而言，变速器则可根据换挡信号在至挡之间自动变换。当手柄置于前进挡位（或位）时，自动变速器只能在至挡间自动变速换。,换挡阀,电控换挡阀：完全由换挡电磁阀控制其工作。,控制方式1.加压控制：通过开启或关闭换挡阀控制油路进油孔来控制换挡阀的工作；2.泄压控制：通过开启或关闭换挡阀控制油路泄油来控制换挡阀的工作。,换挡阀,换挡阀,电磁阀关闭,电磁阀开启,当电磁阀关闭时：没有油压作用在换挡阀的左端，换挡阀在右

8、端弹簧力的作用下移向左端。当电磁阀开启时：压力油作用在换挡阀的左端，使换挡阀克服弹簧力右移，改变油路，实现挡位变换。目前自动变速器通常用三个换挡阀来控制，通过三个换挡阀之间油路的互锁作用实现四个挡位的变换。,换档阀两端作用着两个电磁阀（A、B阀）控制着换档油压。电磁阀由电脑控制。换档时换档阀一端充油，一端泄油，或者两端都充油、泄油，使换档阀发生位移而换档。,换挡阀,锁止离合器控制阀,锁止电磁阀：早期的为开关阀，结合和分离瞬间完成，传动系冲击大，影响平顺性；目前多采用脉冲阀，可线性控制油压，使结合过程柔和。,对于使用开关式电磁阀作为锁止离合器控制阀的自动变速器，主油路压力油经节流口作用在锁止离合

9、器控制阀的下端，而上端作用有弹簧力。,当车速、节气门开度等因素没有满足锁定条件时，锁定电磁阀不通电，泄油口开启，使锁止离合器控制阀下端的油压下降，阀心在弹簧力作用下下移，压力油经锁止离合器控制阀同时作用在变矩器内锁定离合器活塞两侧，这时锁定离合器处在分离状态,如图所示。,锁止离合器控制阀,电磁阀,主油路油压,泄油口,当车速、节气门开度等因素满足锁条止件时，电控组件向锁止电磁阀发出控制信号，电磁阀关闭泄油口，使作用在锁止离合器控制阀下端的油压上升，阀心在下端油压作用下上移，这时锁止离合器右侧的油液经锁止离合器控制阀泄荷，左侧的油液将离合器片压紧在变矩器壳体上，使锁止离合器结合，如图所示。,锁止离

10、合器控制阀,泄油口,电磁阀,线性脉冲式电磁阀控制的锁止离合器控制阀,1变矩器；2锁定离合器；3线性脉冲式锁定电磁阀；4可调节的控制压力；5锁止离合器控制阀；6主油路油压；7来自变矩器阀油压；8泄油口,有些自动变速器电控组件还可以使锁定离合器处于滑动锁定状态，即半接合状态，可以根据汽车的工况，调节离合器传递的功率。,锁止离合器控制阀,脉冲信号占空比为时，电磁阀关闭，无油压作用在锁止离合器控制阀的右端，锁止离合器左右两侧的油压相同，锁止离合器处于分离状态。脉冲信号较小时，电磁阀的开度较小，作用在锁止离合器控制阀右端的油压以及由此产生的锁止离合器接合力也较小，使锁止离合器处于半接合状态。脉冲信号占空

11、比越大，锁止离合器活塞左右两侧油压差以及锁止离合器接合力也越大。当占空比达一定数值时，锁止离合器即可完全接合。,在控制锁止离合器接合时，可能通过控制电磁阀的占空比来调节接合速度，让接合力逐渐增大，使接合过程更加柔和。,01M变速器P档油路图,N88通电关闭泄油孔N89断电打开泄油孔N90通电关闭泄油孔,01M变速器R档油路图,01M变速器D1档油路图,N88断电打开泄油孔N89断电打开泄油孔N90通电关闭泄油孔,01M变速器D2档油路图,N88断电打开泄油孔N89通电关闭泄油孔N90通电关闭泄油孔,01M变速器D3档油路图,N88断电打开泄油孔N89断电打开泄油孔N90断电打开泄油孔,01M变

12、速器D4档油路图,N88通电关闭泄油孔N89通电关闭泄油孔N90断电打开泄油孔,01M变速器锁止离合器接合油路图,N91断电打开泄油孔,N91通电关闭泄油孔,自动变速器电子控制系统,电子控制系统基本组成,1.信号输入装置2.电子控制单元ECU3.执行机构,信号输入装置,传感器：节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、输入轴传感器、油温传感器；,开关装置：超速挡开关、模式开关、多功能开关、空挡起动开关等。,信号输入装置,G69-节气门电位计G38-变速器转速传感器G68-车速传感器G28-发动机转速传感器F125-多功能开关F-制动灯开关F8-强制低速档开关G93-变速器机油温度传感器,

13、1.节气门位置传感器(TPS)结构和原理,信号输入装置,信号：1、节气门位置信号（节气门开度）2、节气门踏下速度信号（节气门开度的变化速度）,作用：,A、换档正时控制（确定换档点）（与速度信号配合，程序控制）B、锁止正时控制（确定锁止点）C、油压控制（使换档时速度变化较平稳),当TPS出现故障（如信号中断），ECU不进入应急状态，此时以中等负荷信号（50%）来进行工作，但此时停止逻辑控制。锁止离合器停止工作。（变速箱此时无刚性档）当TPS输出电压过高，会造成3档和4档出现换档冲击，3档和4档升档点严重滞后，严重时没有3档和4档。,信号输入装置,2.发动机转速传感器,发动机转速信号一般取自分电器

14、内或曲轴后端的曲轴位置传感器信号Ne。,作用：）可做为车速传感器的替代信号）用来与车速传感器做比较，确定锁止离合器的打滑量。通过发动机转速信号和车速信号比较，根据速度差识别出锁止离合器的打滑状态，如果滑差过大，即转速差过大，变速器将增大锁止压力，使滑动相对减小。,信号输入装置,.车速传感器（VSS）,1)概述车速传感器的类型电磁式舌簧开关式光电式车速传感器的位置位于变速箱输出轴：2#车速传感器（后备车速传感器）位于车速里程表：1#车速传感器（主车速传感器）,2,车速传感器的控制,如果两个车速信号均正确，来自2号车速传感器的信号在与1号车速传感器的输出比较以后，用于换档正时控制。,如果2号车速传

15、感器的信号是错误的，ECU立即停止使用该信号，改变为使用来自1号车速传感器的信号控制换档正时。,2)舌簧开关式车速传感器,3)光电式车速传感器,4)电磁式车速传感器,一般安装在变速器输出轴附近。,作用 a.与TPS共同作用控制换档 b.计算车速，调节工作油压 c.与输入轴转速传感器（ISS）共同计算各档位的传动比 d.与发动机转速传感器共同作用计算TCC锁止离合器的打滑量（直接档）,注意：不换档多与此信号有关。欧洲车辆：VSS出现故障，一般锁档日本车辆：VSS出现故障，不升超速档,.输入轴转速传感器（ISS）,安装在行星齿轮变速器的输入轴（液力变矩器涡轮输出轴）附近，用于检测输入轴转速，以更精

16、确地控制换挡过程。,作用 a.实现换档时刻的减扭矩控制：在换档点上，TCM瞬间减小C、B的工作油压，解除TCC锁止离合器；通知ECM推迟点火时刻，减小喷油脉宽。b.与发动机转速传感器共同精确计算出泵、涡轮的转速差，计算TCC锁止离合器的打滑量，如果打滑量超过130RPM，则记录故障。c.与VSS共同计算传动比,注意：换档品质不好多与此信号有关,.变速器油温传感器（ATF）,负温度系数电阻,作用 a.油温低时推迟换档 b.油温高时提前执行TCC（锁止离合器）c.计算系统工作压力,正常的工作温度：80110,如果油温过高，超过150，则：）TCC提前锁止(不让油液发生搅动）；）如油温仍不下降，则自

17、动切换到下一档；,变速器油温传感器（ATF）,.超速挡开关（/开关）,安装在自动变速器操纵手柄上。,O/D开关（亚洲特别是丰田）作用：直接档和超速档的转换，用来超车时增加动力。新款车型没有，根据节气门开度、车速、强制降档开关来确定,.模式选择开关,又称程序开关。作用：改变换档时机（换档曲线改变）目前多数变速箱已无此开关，TCM根据TPS和VSS来计算模式。,常见的控制模式：)经济模式：以获得最佳的燃油经济性为目标。发动机转速相对较低时就会换入高挡，即提前升挡，延迟降挡。）动力模式：以获得最大的动力性为目标。只有发动机转速较高时，才能换入高挡，即延迟升挡，提前降挡。）普通模式：介于经济模式与动力

18、模式之间。）手动模式：使驾驶员可在挡之间以手动方式选择合适的挡位。,.多功能开关,由变速杆拉索控制,信号及作用：,信号：获得排档操纵杆的位置信号作用：）接通倒车灯开关（挂倒档时）若排档杆位于行驶档位（P、N以外档位），则控制起动机电路使其无法通电。）控制巡航系统（D、3、2）如信号中断则变速箱进入应急状态。,空档起动开关装在变速器壳体的手动阀臂轴或操纵手柄上，由变速杆进行控制，故有时也被称为档位开关（见图），作用与多功能开关相同。,.空挡起动开关,其作用如下：指示换档手柄位置，将选位信息传给自动变速器控制单元。控制倒档信号灯的开启。控制起动继电器线圈电路的功能。发动机只有当变速杆在位置P或N时

19、才能起动。当空档起动开关探测到选档杆位置处于P或N位时，将信号传给起动机继电器，使点火开关能工作。同时，在挂前进档时中断起动机，即制止起动机在汽车进入行驶状态后啮合，并锁住变速杆。,.制动灯开关,安装在制动踏板臂上。,信号及作用：,信号：获得驾驶员制动信号作用：用于解除排档杆锁定 用于解除巡航系统工作,11.强制降挡开关,与油门拉索制成一体，节气门在全开或超过95开度时，此开关应闭合。,控制单元可根据油门踏板踏下速度强制降档。,作用：1）降档超车 2）传给A/C的ECU切断A/C 8秒钟 安装位置：1）油门拉索上。2）油门踏板处或踏板位置传感器内部 一般在节气门开度为95%时接通,如果触动此开

20、关：,当车速120 km/h时，触动此开关,自动变速箱控制单元J217不反应。当车速50或等于50 km/h时，触动此开关，则向下换一档当车速约等于80 km/h时，触动此开关,切断空调机8s。,故障：如此开关有故障，自动变速箱不进入应急状态，可用VAG1551故障诊断仪对其进行故障查询和数据读取。如更换拉索，要做基本设定。,执行器,滑阀箱变速杆锁止电磁铁 N110起动锁止和倒车灯继电器 J226发动机控制单元速度调节装置*空调装置变速杆位置指示板*,执行器,电子控制液压控制系统工作流程图,电磁阀是电子控制系统的执行元件。,按作用分,换挡电磁阀,锁止电磁阀,调压电磁阀,按工作方式分,开关式电磁

21、阀,脉冲式电磁阀,作用：控制换档阀或TCC（锁止离合器控制阀）。,开关式电磁阀,液压油入口,泄压口,接线插座,阀芯,骨架,线圈,限流钢球,工作：.线圈不通电时，阀芯被油压推开，打开泄压口，油压为。.线圈通电时，阀芯左移，关闭泄压口，油路压力上升。,2个换档电磁阀工作组合,脉冲式电磁阀,作用：通过控制泄压口的开度控制油路中油压的大小。在变速器自动升降挡瞬间，或锁止离合器动作开始时使油压下降，以减少换挡或锁止、解锁的冲击，使车辆更平稳。,进口,出口,插座,限流钢球,泄压口,骨架,线圈,占空比大，开度大，油路压力低。反之，占空比越小，油路压力越高。,脉冲电磁阀占空比与油压的关系,占空比/(+)100

22、%,电子控制单元,电子控制单元是电控系统的核心控制元件。它实际上是一个微型计算机，一方面接收来自传感器的信号，另一方面完成对这些信息的处理，并发出相应的指令来控制执行元件的正确动作。,作用：接受信号处理信号发出指令监控作用替代信号,的控制功能,控制换档时刻（换档正时控制）控制主油路油压控制锁止离合器（锁止时间和锁止压力控制）控制换档品质自动模式选择控制发动机制动作用控制使用输入轴转速传感器的控制超速行驶控制自诊断与失效保护功能,换档控制是指自动变速器换档时刻控制，即当汽车行驶速度达到一定车速时，使自动变速器自动升档或降档。是最重要的控制内容之一。,控制换挡时刻,汽车在每一特定行驶工况，都有一个

23、与之对应的最佳换档点。将汽车在不同使用要求下的最佳换挡规律储存在存储器中。汽车行驶时，通过接收模式选择开关和档位开关信号，从存储器中选出最佳换挡规律，再将车速传感器、节气门位置传感器信号与所选规律进行比较，达到合适的换挡时刻时，控制油压调节电磁阀和换档电磁阀，由电磁阀的动作决定压力油通往各操纵元件的流向，以实现档位的自动变换。,控制主油路油压,主油路油压由主油路调压电磁阀调节。油压电磁阀为脉冲线性电磁阀。,节气门开度越大，主油压越大；倒档主油压高于前进档主油压；,在一些特殊情况下，对主油路油压进行修正：,在变速杆2位和L位时（前进低档）的油压高于D位时的油压；在换档过程中应适当降低油压以减小换

24、档冲击，改善换档品质；在变速器油温低于工作温度（一般低于60度）时，要调低油压以防止油温低黏度大而产生换档冲击；当变速器油温过低时（低于-30度），将主油压升值最大值，以加速执行元件的结合，防止温度过低造成黏度过大而使换档过程过于平缓；在海拔较高时，发动机输出功率低，将油压调低，防止出现换档冲击。,控制锁止离合器,锁止时间和锁止压力控制,锁止控制程序：各种工作条件下的最佳锁止离合器控制程序存储在电脑存储器内，电脑可以根据变速器档位、选取的控制模式等工作条件从存储器内选择出相应的锁止控制程序，再将车速、节气门开度与锁止控制程序进行比较，当满足锁止条件时，即向锁止电磁阀发出信号，使锁止离合器接合。

25、锁止电磁阀：早期的为开关阀，结合和分离瞬间完成，传动系冲击大，影响平顺性；目前多采用脉冲阀，可线性控制油压，使结合过程柔和。,在以下情况下可以强制解除锁止：,当汽车采取制动或节气门全闭时，为防止发动机失速，电脑强行解除锁止；如果发动机冷却液温度低于60度时，离合器分离，可以加速预热，提高总体驾驶性能。,控制换挡品质,换档油压控制：换档瞬间，降低主油压和储能器背压（降低液压缸内油压增长速度）。以减少换挡冲击。减小转矩控制：换档瞬间，推迟点火或减少喷油，以降低发动机转矩。ND换档控制：在变速杆由停车档或空档位置换至前进档位或倒档位置，或相反地进行换档时，调整喷油量，将发动机转速变化减至最小程度，以

26、改善换档质量。,自动模式选择控制,电脑通过各传感器测得汽车行驶状况和驾驶员的操作方式，经过运算分析，自动选择采用经济模式、动力模式或普通模式进行换档控制，以满足不同的行驶要求。当变速杆位于前进低档，电脑只选择动力模式。在前进D位，当加速踏板踏下的速度较低时，电脑处于经济模式；当加速踏板踏下的速度较高时，则转变为动力模式，但是一旦节气门开度低于1/8，换档规律即由动力模式转换为经济模式。电脑将车速和节气门开度的组合分为一定数量的区域，每个区域有不同的节气门开启速率的程序设定值，车速越低或节气门开度越大时，其设置值越小，也就是越容易选择动力模式。,发动机制动作用控制,根据预先储存的控制程序，在变速

27、杆位置、车速、节气门开度等满足一定条件时（如，前进低挡，车速大于10km/h，节气门开度小于1/8时），向强制离合器电磁阀或强制制动电磁阀发出电信号，打开其控制油路，使其结合或制动，从而使汽车在滑行时，可以实现发动机制动。,使用输入轴转速传感器的控制,有些车型是用输入轴转速传感器，检测输入与输出的速比，可以检测到执行元件是否打滑，从而用油压做补偿。有些变速器用转速传感器检测某一个换档元件的转速，从而获得换档信号，来更准确地控制换档点。ECU在进行换档油压控制、减小发动机转矩控制、锁止离合器控制时，利用输入轴转速计算，使控制的时间更加准确，从而获得最佳的换档感觉和乘坐舒适性。,超速行驶控制,只有

28、变速杆在位，且超速开关打开时才能挂入超速挡。巡航方式行驶在超速挡时，若实际车速低于40km/h，自动退出超速挡。水温低于60 时，不进入超速挡。,自诊断与失效保护功能,自诊断：ECU在工作的同时不断检测个传感器、执行元件和ECU本身，当检测到故障时，点亮故障指示灯，并存储故障故障码，以便检修时读取。日本车多以O/D OFF做为故障灯，其闪烁且不受O/D OFF开关控制，说明有故障。一些欧洲车，则用变速杆位置指示灯作为故障灯。,失效保护的目的是在传感器或电磁阀出现故障时，仍可使汽车继续行驶。,失效保护功能,传感器故障：节气门位置传感器故障：根据怠速开关的状态进行控制：怠速开关断开时，按节气门开度

29、的1/2进行控制，节气门油压按最大值输出；怠速开关接通时，按节气门全闭状态控制，节气门油压捉襟见肘最小值输出。车速传感器故障：若第二车速传感器故障，用第一车速传感器信号（车速表内）取代，控制换挡。若均损坏，根据换挡手柄控制：或挡时，变速器为超速挡或挡；挡时，为挡或挡；或变速器均为挡。输入轴转速传感器故障：停止减小转矩控制，换挡冲击会增大。液压油温度传感器故障：按80进行控制。,执行器故障：换挡电磁阀故障：不同的不同的失效保护功能。（）停止所有换挡电磁阀的工作，挡位由选挡手柄位置决定：可位时固定为挡，位时固定为挡。（）控制无故障的电磁阀工作，保证自动变速箱仍有升挡或降挡，此时会失去某些挡位的功能，且升当或降挡规律有所变化，如可能由挡直升挡或超速挡。强制离合器或制动器电磁阀故障：停止电磁阀的工作，使其始终处于接合状态，使减速时可以利用发动机制动。锁止电磁阀故障：停止锁止离合器控制，锁止离合器始终处于分离状态。,