电子控制自动换挡系统的结构与工作原理学习目标：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管理系统功能及作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图5-2液力控制自动变速器控制原理示意图图5-3电子控制自动变速器控制原理示意图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5.2.1电子控制管理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）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图5-5电子控制自动变速器组成部件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，能够得到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是根据之1）概念2）安装的地方在节气门体图5-6线性可变电阻型节气门位置传感器的结构2、车速传感器车速传感器是用来取代液控液压式自动变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。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。车速传感器安装的地方3、冷却液温度传感器热敏电阻式冷却液温度传感器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，当冷动液温度不高于高定温度时，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。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：热敏电阻式安装的地方：油底壳内的液压阀阀体上自动变速器冷却液温度传感器安装位置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，依据输入轴与输出轴转速控制变速器油压、执行失效保护输入轴转速传感器安装的地方：输出轴转速传感器安装的地方：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物理运动机构的工作状态。1）根据信号修正变速器的工作所承受的压力，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使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程得到逐步优化，以改善换档感觉，提高汽车的行驶速度。7、档位开关（空档起动开关）作用：控制起动继电器线圈电路将变速器档位信息传送给计算机防止非空挡（P或N）起动发动机图5-11档位开关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的地方：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。9、模式开关作用：供驾驶者依据情况选不一样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5.2.3控制装置及内容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图5-15换挡时机的控制过程动力模式换挡规律经济模式的换挡规律动力模式的换挡规律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、巡航信号一般在同时具备以下条件时，锁止离合器锁止：冷却液温度65以上，变速器油温20以上无制动信号车速在55km/h以上（不同车型车速设定不同）节气门开启档位信号是D位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4、换挡品质控制作用：经过控制换挡时管路油压与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，一经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的方法：在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器故障警告灯亮起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）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及形式分类：开关型、脉冲型1、开关型电磁阀2、脉冲型电磁阀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2、电液式自动变速器控制阀及其工作原理换挡阀控制方式：加压控制、泄压控制图5-20电液控制管理系统换挡阀的工作原理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）3、双行星排辛普森式自动变速器各档位油路学习目标：了解自动变速器常用液压元件的结构及工作原理了解全液压控制自动变速器各部件相互作用关系1、液压控制管理系统慨述液压定律(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4.11、液压控制管理系统慨述液压控制管理系统一般由机油泵、控制元件、执行元件（伺服系统）、管组成。1、液压控制管理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，若机油泵排出的工作液经回油管路回到的压力保持恒定，无作用于活塞的压1、液压控制管理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。 此时若机油泵的转速升 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。 1、液压控制管理系统慨述 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。 4.1.1 油泵 作用： 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 使行星齿轮等运动元件得到润滑安装的地方：变矩器后方 形式： 内啮合渐开线齿轮泵(齿轮泵) 摆线转子泵 叶片泵 变量叶片泵 动力源：变矩器壳后端的轴套，只要发动机 动，油泵就运转1、内啮合渐开线齿轮泵结构与工作原理 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 齿轮式油泵 齿轮式油泵 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。 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 变矩器轴套上的凹 口与油泵小齿轮上 器旋转带动油泵小齿轮转动 内啮合渐开线齿轮泵的优点： 结构紧密相连、尺寸小、质量轻、自吸能力强，流量波动 小、噪声低 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 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 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。 3、叶片泵结构与工作原理 组成：定子、 转子、叶片 和壳体、泵 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。 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 压力控制阀方向控制阀 流量控制阀 比例控制阀 分类： 4.1.2 控制元件 1、压力控制阀（压力阀或压力调节阀） 作用：控制油路中液流压力 原理：利用液体压力和弹簧力平衡实现压力控制 分类：球阀、活塞、滑阀 球阀 活塞阀 滑阀式压力调节阀 滑阀结构 图4-8 阶梯式滑阀结构主油路调压阀 2、方向控制阀方向控制阀是用来控制液压系统中液流方向和流经通 作用：控制液流方向和流经通道，改变执行机构的运动方向和工作顺序 分类：单向阀、换向阀 在自动变速器中常用于控制换档执行元 件的充油速度。如果离合器或制动器的充油速度过 快，会形成较大的换档冲击，在油路中增加单向阀 可以轻松又有效地降低换档冲击。 单向阀 允许油液向一个方向流动,不能反向流动。 流通 不流通 在液压系统中若需要同时控制数个油道的接通或封闭来改变液流时，就要采用换向阀， 在自动变速器中也称作换档控制阀（简称换档阀） 换向阀利用阀芯和阀体间的相对运动来变换油液流动的 方向以及接通或关闭油路 1）手控式换向阀 这种换向阀通过人工方法直接操纵阀芯 的移动来实现油路的转换。自动变速器中变速杆的 操作就属于手控式。 2）液压和弹簧式换向阀 这种换向阀是利用液压 和弹簧强力相互作用使 阀芯移动来完成油路转 换的，常用作自动操作 的机构。 滑阀的一端或被弹簧推 动或同时受弹簧和油压 作用，而另一端则受到 油压作用，在需要对工 作液流实现管路转换时， 可通过升高或减小油压 使阀芯做水平移动来实 现，自动变速器的换档 阀和锁止换向阀均属于 此类。 3）电控换向阀 用电磁铁操纵阀芯移动换向的换向阀叫电磁换向阀。是 通过电磁铁的线圈，通过线圈产生磁力，该磁力可吸拉阀芯， 实现电磁阀芯的向下移动，接通滑阀左侧与油箱的通路而泄压， 滑阀左移。当切断线圈的电源时，磁力消失，阀芯在左侧油压 的作用下恢复原位。 流量控制阀（流量阀） 通过流量阀通过改变 油液的通道面积来调 节流量，从而调节执 行机构的运动速度 比例控制阀（比例阀） 对于一些自动化程度较高的液压设 备，往往要求对系统的参数（如压力、流量） 进行连续控制，比例阀就能满足这种要求。比 例阀是一种按输入信号（通常为电信号）连续 地、按比例地控制液压系统中的流量、压力和

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