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1、第9讲 自动变速器换挡控制系统,液力变矩器和行星齿轮组是构成自动变速器的机械传动部分。这一部分是整个自动变速器的基本结构，确保自动变速器可以在不中断发动机动力传递的状态下进行挡位的变换； 而挡位的变换是由各离合器、制动器和单向离合器的相互配合，使行星齿轮机构的某一元件为主动件，其他的分别为固定件和被动件，执行换挡变换速度。 离合器的结合和分离、制动器的制动和释放都是由液压控制系统控制。控制系统的作用主要是根据自动变速器操纵手柄的位置以及汽车行驶状态(车速、负荷等因素)，按照设定的换挡规律，在汽车行驶过程中自动选择挡位，并通过控制换挡执行元件的工作而使变速器齿轮传动比改变，完成挡位的变换。,自动
2、变速器控制系统,自动变速器控制系统有两种类型： 全液压控制系统自动变速器 电子控制液压式自动变速器 相同之处：液力变矩器、油泵、行星齿轮组三个部分的结构及工作原理完全相同； 区别：控制原理不同。,自动变速器控制系统,全液压控制系统：完全利用液压自动控制原理来完成其主要控制任务的。将节气门开度信号、车速信号、换档控制手柄的位置信号等转变成液压信号，利用液压传动原理，由液控装置向执行元件输送压力油，使其工作，以得到不同的档位。 电液式控制系统：利用电子自动控制的原理来完成各种控制任务的。传感器将汽车及发动机的各种运转参数转变为相应的电信号，ECU根据这些电信号，按照设定的控制程序发出控制信号，通过
3、各种电磁阀(换挡电磁阀、油压电磁阀等)来操纵各个控制阀的工作，以完成各种控制工作。,自动变速器控制系统,ECU能存储与处理多种换档规律，电液式控制系统可以按汽车行驶的需要选择相应的档位，而且能实现更复杂、更合理的控制，得到更理想的燃油经济性和动力性。 电液式控制系统可简化液压系统，提高控制精度和反应速度，并可实现与整车其它控制系统的匹配，如发动机控制、巡航控制等。 现在几乎所有的轿车自动变速器都采用电液式控制系统。,电液式控制系统,电液式控制系统组成： 电子控制装置 （传感器、控制开关、电控单元） 液压部分 （液压阀、液压泵及相应的液压执行元件）,电液控自动变速器结构和基本原理,电液式控制系统
4、,（一）传感器的基本结构和原理,电液式控制系统中有多个传感器，常用的有： 节气门位置传感器 发动机转速传感器 车速传感器 输入轴转速传感器 油温传感器 ,（二）控制开关的基本结构和原理,电子控制装置中常用的开关有： 超速档开关 模式开关 多功能开关等,1.超速档开关（Over Drive ）,超速档开关通常安装在自动变速器操纵手柄上，用于控制自动变速器的超速档。 这个功能默认为开启状态。当按下O/D键，O/D功能关闭，仪表盘上显示 OD/Off 字样，车辆不会上升到更高的挡位，发动机将提供给车辆更大的扭矩。 超速挡起作用的前提：变速器手柄处于“D”位。,当按下O/D键，O/D功能关闭， “O/
5、D OFF”指示灯随之亮起。,2.模式开关,模式开关又称程序开关，用于选择自动变速器的控制模式，即选择自动变速器的换档规律，以满足不同的使用要求。,3.多功能开关,多功能开关装在变速器壳体的操纵手柄上，由变速杆进行控制，故有时也被称为档位开关。,主要功能： 指示选档操纵手柄位置 倒档信号灯的开启 空档起动,（三）电磁阀的结构和原理,电液式自动变速器使用电磁阀作为控制系统的执行器，通过电磁阀控制液压系统中的换档阀，以使离合器、制动器等执行元件工作，从而实现自动换档。 开关式电磁阀 脉冲式电磁阀,1.开关式电磁阀,作用：开启和关闭变速器油路，可用于控制换档阀及液力变矩器的闭锁离合器； 组成：电磁线
6、圈、衔铁、阀芯和回位弹簧等 工作状态：全开或全关 当线圈不通电时，阀芯被油压推开，打开泻油孔，该油路的压力油经电磁阀泻荷，油路压力为0；当线圈通电时，电磁力使阀芯移动，关闭泻油孔，油路压力上升。,2.脉冲式电磁阀,组成：由电磁线圈、衔铁、阀芯或滑阀等组成。 作用：控制油路中的油压大小。 与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或关闭泻油孔，控制器通过改变脉冲的宽度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。 通电，电磁阀使阀芯或滑阀开启泄油孔，压力下降；不通电，在弹簧
7、力作用下阀芯或滑阀关闭泄油孔，压力上升。 占空比：在一个脉冲周期内，通电的时间为A，断电的时间为B，则占空比=A/（A+B）100%，其变化范围在0100%。,占空比越大，经电磁阀泻出的油就越多，油路压力就越低，反之，占空比越小，油路压力就越高。 占空比与油路压力成反比关系，如图：,（四）ECU控制内容,换档控制 主油路油压控制 自动模式选择控制 闭锁离合器控制 发动机制动作用控制 改善换档品质控制 输入轴转速传感器的控制 故障诊断和失效保护功能,1.换档控制,换挡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。 在每一特定行驶工况，都应有一个与之相
8、对应的最佳换挡时刻，从而使汽车的动力性和经济性都得到较好的发挥。,最佳的换挡车速与节气门开度、操纵手柄的位置、模式开关的位置有关。 汽车的最佳换挡车速主要由行驶时节气门开度决定，不同节气门开度下的最佳换档车速：,节气门开度越大，升挡和降挡车速越高；节气门开度越小，升挡和降挡车速越低，这种规律十分符合汽车的实际使用要求。,当换档手柄和模式选择开关在不同位置时，控制系统根据各种开关信号，从存储器中选出相应的自动换档图，再将节气门位置和车速信号与自动换档图进行比较，如在一定节气门开度下行驶的汽车达到设定的换档车速时，ECU便向换档电磁阀发出电信号，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
9、档位的自动变换。,2.主油路油压,主油路油压由油压电磁阀控制产生。 油压电磁阀是一种线性脉冲式电磁阀，电控组件根据节气门位置传感器测得的节气门开度，计算并控制油压电磁阀的脉冲信号占空比，借以改变油压电磁阀泄油口的大小，产生随节气门开度变化的节气门油压。 节气门开度越大，脉冲信号占空比越小，油压电磁阀的泄油口开度越小，节气门油压也越大。当这一节气门油压被反馈至主油路调压阀时，它作为主油路调压阀的控制压力，使主油路调压阀随节气门开度的变化来改变主油路油压的大小，自动变速器获得不同负荷下的主油路油压的最佳值。,节气门开度越大，主油路油压越高；节气门开度越小，主油路油压越低。 由于倒档使用的时间较少，
10、为了减少自动变速器的体积，通常将倒档机构的尺寸缩的很小，因此要传递同样大小的转矩，油压就要较其它档位时高。,主油路压力随节气门开度的变化情况,除正常的主油路压力控制之外，ECU还可以根据各个传感器测得的自动变速器的工作条件，在一些特殊情况下，对主油路压力作适当的修正，使油路压力控制获得最佳的效果。,为减少换档冲击，在换档过程中按照节气门开度的大小，通过油压电磁阀适当减小主油路压力，以改善换档质量。,ECU根据液压油温度传感器的信号，在变速器温度未达到正常工作温度时（低于60），将主油路压力调至低于正常值，以防止因油温低粘度较大而产生换档冲击； 当变速器油温度过低时（低于-30 ），ECU使主油
11、路压力升至最大值，以加速离合器、制动器的结合，防止温度过低时因变速器油温粘度过大而使换档过程过于缓慢。,主油路压力修正曲线油温修正,在海拔较高时，空气密度减小，发动机充气效率下降而使输出功率降低，将主油路压力调至低于正常值，以防止换档时出现冲击。,主油路压力修正曲线海拔高度修正,3.自动模式控制,在有模式开关的电子控制自动变速器上，驾驶员可以通过该开关来改变自动变速器的控制模式，选择经济模式、动力模式或普通模式； 目前一些新型自动变速器取消了手动选择的模式开关，采用了电子控制单元自动模式变换控制，ECU根据各个传感器的信号测得汽车的行驶状况，根据操纵手柄的位置和加速踏板踩下的速率来判断驾驶员的
12、操作方式，经运算分析，自动选择采用经济模式、普通模式、动力模式来进行换挡控制，以满足不同的操作要求。,ECU在进行自动模式选择控制时，主要参考换档手柄的位置及加速踏板被踩下的速率高低，以判断驾驶员的操作目的。,S、（或、）位时，ECU只选动力模式。 位时，当加速踏板被踩下的速率较低时，ECU选择经济模式；当加速踏板被踩下的速率超过控制程序中所设定的速率时，ECU由经济模式转变为动力模式。 位，电子控制单元选择动力模式后，一旦节气门开度低于/，电子控制单元将转为选择经济模式。,4.闭锁离合器控制,自动变速器锁止离合器的接合和分离是通过锁止电磁阀来完成的。 当锁止电磁阀通电时，锁止离合器接合，变矩
13、器的涡轮和泵轮被接合成一整体，发动机的动力直接传人自动变速器的输入轴，实现直接传动，完成锁止。,工作中，ECU根据挡位、模式等工作条件从存储器内选择相应的最佳控制程序，并与当前车速、节气门开度等进行比较，当车速及其他因素均满足锁止条件时，电子控制单元向锁止离合器的锁止电磁阀输出控制信号，使锁止离合器接合。,5.发动机制动作用的控制,电子控制自动变速器的强制离合器或强制制动器（为利用发动机的制动作用而设置的执行元件）的工作是由电子控制单元通过电磁阀来控制。 电子控制单元按照设定的发动机制动控制程序，在操纵手柄位置、车速、节气门开度等因素满足一定条件（如：操纵手柄位于前进低挡位置，且车速大于km/
14、h，节气门开度小于/）时，向强制离合器电磁阀或强制制动器电磁阀发出电信号，打开强制离合器或强制制动器的控制油路,使之接合，使自动变速器具有反向传递动力的能力，从而在汽车滑行时实现发动机制动。,6.改善换挡品质的控制,电子控制单元采用多种方法来控制自动变速器的换挡过程，以改善换挡质量，提高汽车的乘坐舒适性。 目前常见的改善换挡质量的特殊控制功能有以下几种： 换档油压控制 减小转矩控制 N-D换档控制,换挡油压控制：在挡位更换的瞬间，电子控制单元通过油压电磁阀适当降低主油路油压，以减小换挡冲击，改善换挡质量。 减小扭矩控制：在换挡瞬间，通过延迟发动机的点火时刻或减小喷油量，暂时减小发动机的输出扭矩
15、，以减小换挡冲击和输出轴的扭矩波动。 其控制过程是：自动变速器电子控制单元在换挡瞬间，向发动机电子控制单元发出减小扭矩控制信号，发动机电子控制单元接收到这一信号后，立即延迟发动机的点火时刻或减小喷油量，执行减小扭矩控制。,换档控制：这种控制是在操纵手柄由位或N位换至位或位时，通过调整发动机的喷油量，将发动机的转速波动减至最小程度，以改善换挡质量。若无这种控制时，在操纵手柄由位或位与位或位之间相互变换时，因负荷的变化导致发动机转速出现大的波动。,7.使用输入轴转速传感器的控制,ECU通过输入轴转速传感器检测自动变速器输入轴的转速，计算出变矩器的传动比以及发动机曲轴和自动变速器输入轴的转速差，从而
16、使电子控制单元更精确地控制自动变速器的工作。 特别是在电子控制单元进行换挡油路压力控制、减小扭矩控制、锁止离合器控制时，利用这一参数进行计算，可使这些控制的持续时间更加准确，从而获得最佳的换挡质量和乘坐舒适性。,8.电路故障自诊断和失效保护功能,在电子控制装置中，ECU能不停地监测所有传感器和部分执行器的工作，一旦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措施： 在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器故障警告灯亮起，以提醒驾驶员立即将汽车送至修理厂检修。 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。,