电子控制液压换挡系统.ppt

第六节 电控液压换挡系统 按控制方式分类 自动变速器按控制方式不同，可分为 全液 压自动变速器 和 电子控制自动变速器 两种。 全液压自动变速器是通过机械的手段，将 汽车行驶的车速及节气门开度这两个参数转变 为液压控制信号； 阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信 号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换 挡执行机构的动作，实现自动换挡所示。 液压控制自动变速器换挡控制框图 车 速 速 控 调 压 阀 节 气 门 阀 发 动 机 负 荷 液 压 控 制 系 统 换 挡 阀 换 挡 控 制 锁 止 控 制 电子控制自动变速器是通过各种传感 器，将发动机转速、节气门开度、车速、发 动机冷却液温度、自动变速器油温度等参数 转变为电信号，并输入计算机； 计算机根据这些信号，按照设定的换挡 规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电 子控制信号，换挡电磁阀和油压电磁阀再将 计算机的电子控制信号转变为液压控制信号， 阀体中的各个控制阀根据这些液压控制信号， 控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换 挡。 电子控制自动变速器换挡控制框图 车 速 车 速 传 感 器 节 气 门 位 置 传 感 器 发 动 机 负 荷 E C U 换 挡 阀 换 挡 控 制 锁 止 控 制 液 压 控 制 系 统 电子控制系统构成 电子控制系统构成 信号输入装置、 ECU、 执行机构 信号输入装置 ECU 车 速 传 感 器 发动机转速传感器 节气门位置传感器 水 温 传 感 器 变速器油温传感器 挡 位 开 关 换挡模式选择开关 制 动 灯 开 关 电子控制装置 执行机构 换挡电磁阀 压力调节电磁阀 O/D指示灯 闭锁电磁阀 （一）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、输入轴转速传感器、油温传感 器。 信号开关： 超速挡开关、模式选择开关、多 功能开关、空挡起动开关和制动开关。 各元件的作用 名称 作用 节气门位置传感器 用来测得节气门的开度，以作为电脑控制自动变速 器档位变换的依据，从而使自动变速器的换档规律 在任何行驶条件下都能满足汽车的实际使用要求。 车速传感器 它安装在自动变速器输出轴附近，是一种电磁 感应式转速传感器，用于检测自动变速器输出轴的 转速。电脑根据车速传感器的信号计算出车速，作 为其换档控制的依据。 输入轴传感器 它安装在行星齿轮变速器的输入轴或与输入轴 连接的离合器鼓附近的壳体上，用于检测输入轴转 速，并将信号送入电脑，使电脑更精确地控制换档 过程。 液压油温度传感器 它安装在自动变速器油底壳内的阀板上，用于 检测自动变速器液压油的温度，以作为电脑进行换 档控制、油压控制和锁止离合器控制的依据。 名称 作用 模式开关 用来选择自动变速器的控制模式，以满足不同的使用要求。 档位开关 用于检测操纵手柄的位置。电脑根据被接触的触 点，测得操纵手柄的位置，从而按照不同的程序控制 自动变速器的工作。 空档起动开关 用以判断选档手柄的位置，防止发动机在驱动档位起动。 制动开关 用以判断制动踏板是否踩下。如果踩下，则该开 关便于工作将信号输给电控单元，以解除锁止离合器 的结合，防止突然制动时发动机熄火。 强制降档开关 用来检测加带踏板是否超过节气门全开的位置，以使变速自动下降一个档位。 超速档开关 用来控制自动变速的超速档。 1、节气门位置传感器 与发动机 ECU共用一个节气门位置传感器，其形 式多为可变电阻式（怠速触点、电位计）。 结构 滑片 镀膜电阻 怠速触点 接线端子 节气门位置传感器 （ TPS） 传感器与 ECU连接 传感器工作电压 Vc=5V 节气门开度信号 VTA 怠速触点信号 IDL 搭铁端子 E 传感器输出特性 检测原理： *怠速触点信号端子 IDL输出 U=0； 节气门开度信号端子 VTA输出 Us=0.5V； 节气门全闭， ECU则判定为怠速。 *怠速触点信号端子 IDL输出 U=+BV； 节气门开度信号端子 VTA输出 Us略 0.5V； 节气门部分打开， ECU则判定为部分负荷。 *怠速触点信号端子 IDL输出 U=+BV； 节气门开度信号端子 VTA输出 Us=+5V； 节气门全开， ECU则判定为大负荷。 2、车速传感器 （ 1） 磁感应式 由信号轮和传感器头组成。信号轮安装在变速器输出 轴上并随其旋转，传感器头固定在变速器壳体上。 信号电压将随变速器输出轴转速的变化而变化，从而 检测汽车车速，作为换挡控制的主要依据。 车速传感器（ SP） 磁电感应式 （ 2）笛簧开关式 笛簧开关由小玻璃 管内安装的两个细长触 头（铁、镍磁性材料） 构成。触头的开闭，受 车速表软轴驱动的磁极 控制，从而产生随车速 变化的脉冲信号送给 ECU 用于进行换挡控制。 （ 3）光电式 设置在组合仪表内。 结构： 齿扇转子 软轴驱动。 光电耦合器： 发光二极管 光电三极管 控制电路 光电式 SP SP电路图 3、发动机转速传感器 发动机转速传感器一般为磁感应式，由信号轮和传感器头组成。 信号轮安装在曲轴尾部并随其旋转，传感器头固定在飞轮壳上。 信号电压将随发动机转速的变化而变化，从而检测发动机转速。 4、输入轴转速传感器 电磁感应式； 安装在变速器输入轴附近； 用于检测输入轴转速，以便更精确地控制 换挡过程。 5、变速器油温传感器 负温度系数热敏电阻式； 安装在变速器油底壳内的液压控制阀板上， 用于检测变速器油温，以作为 ECU进行换挡控制、 油压控制、锁止离合器控制的依据。 6、档位开关（空挡起动开关） 它是一个多功能开关，即控制起动继电器，还可 将变速器换挡杆位置信息送给 ECU。 若输入的分别是 “ N”、 “2”、 “L”信号（高电位有效）， ECU会判断 变速器处于相应的“ N”、 “2”和“ L”位。若这些变速 信号都不输入， ECU则判断变速器处于“ D”位。 7、模式选择开关 （ 1）经济模式 以获得最佳燃油经济性为 目标设计换挡规律； （ 2）动力模式 以获得最大动力性为目标 设计换挡规律； （ 3）标准模式 介于经济模式和动力模式之 间； （ 4）手动模式 以手动方式选择合适挡位； 8、超速挡开关 安装在变速器操纵 手柄上，用于控制自动 变速器超速挡。 在驾驶室仪表板 上，设置 “ O/D OFF” 指示灯，用于显示超 速挡开关的状态。 功用： 汽车行驶中，控制自动变速器何时进入超速 挡 。 超速挡开关设置在换挡杆上，超速切断指示 灯安装在组合仪表板上。 超速 挡 使用条件： 平坦、较好路面行驶； 选 挡 杆置于“ D”位； 车速 60Km/h； 变速器油温 70 以上； 9、强制降档开关与制动开关 （二）执行器 电控系统的执行元件是电磁阀。 按其作用不同可分为：换挡电磁阀、锁 止电磁阀、调压电磁阀。 按其工作方式不同可分为：开关式电磁 阀、脉冲式电磁阀。 电磁阀及电路 开关式电磁阀 作用： 开 启和关闭变速 器液压油路， 用于控制换挡 阀和液力变速 器的锁止电磁 阀。 脉冲式电磁阀 作用： 控 制油路中油压 的大小。 （ 三）电子控制器 ECU 1、 ECU工作原理 中央处理器 CPU每隔一定时间取一次输入信号， 处理这些信息（车速、节气门开度等），并从存储器 中“读出”预置的该节气门开度下的最佳换挡点速度， 与当时采样的车速比较后，判断是否换挡，如需换挡 则通过接口发出换挡指令，再通过电磁阀实现升挡或 降挡。 人为干预： 快松油门，提前换高挡 急踩油门，提前降低挡 将挡位杆置于低位，限制换挡范围。 2、 ECU的功能 1)控制换挡时刻（换挡正时控制） 2)控制主油路油压 3)控制锁止离合器 4)控制换挡品质 5)自动模式选择控制 6)发动机制动作用控制 7)自诊断与失效保护功能 1)控制换挡时刻 通常， ECU将汽车在不同使用要求下的最佳 换档规律以自动换挡图的形式储存在存储器中。 带有模式选择开关的电控式自动变速器在模式开 关处于不同位置时，对汽车的使用要求不同，其 换挡规律也不同，一般有普通、经济、动力等几 种型式的换挡规律。 换挡规律 换挡车速与节气门开度的关系是 通过实验事先确定好的。 V 1 2 1 2 2 3 2 3 V1 V2 单参数换挡规律 V 2 3 2 3 V 2 3 2 3 1 00 / % V 2 3 2 3 5 0 0 V 2 3 2 3 (a ) 等延尺型 (b ) 发散型 (c ) 发散型 ( 强制抵挡 ) ( d ) 收敛型 双参数换挡规律 n (r/min) 组合型换挡规律 经济换挡规律 普通换挡规律 动力换挡规律 2)控制主油路油压 电控式自动变速器的电液式控制系统以一个油 压电磁阀产生节气门油压。油压电磁阀是脉冲式 电磁阀， ECU根据节气门位置传感器测定的节气 门开度是脉冲式电磁阀， ECU根据节气门位置传 感器测定的节气门开度，控制发往油压电磁阀的 脉冲信号的占空比，使主油路油压随节气门开度 而变化。节气门开度越大，脉冲电信号的占空比 越小，油压电磁阀排油孔开度越小，节气门油压 也就越大。节气门控制油压被作为控制油压反馈 到主油路调压阀，使主油路调压阀随着节气门开 度的变化调节主油路油压的高低，以获得不同发 动机负荷下主油路压力的最佳值，并将驱动油泵 的动力减小到最小。 3)控制锁止离合器 自动变速器在各种工作条件下的最佳锁止离合器控制 程序被事先储存在 ECU的存储器内， ECU根据自动变速器 的挡位、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， ECU即向锁止电磁阀发 出电信号，使锁止离合器接合，液力变矩器按机械传动工 况工作。 在以下几种情况下可强制解除锁止： 当汽车采取制动或节气门全闭时， ECU切断通向锁止 电磁阀的电路强行解除锁止； 在自动变速器升降挡过程中， ECU暂时解除锁止，以 减小换挡冲击； 如果发动机冷却液的温度低于 60 ，锁止离合器应 处于分离状态，加速预热，提高总体驾驶性能。 注： 以下四种情况将会强制解除闭锁： 制动开关接通。 IDL触点接通； 发动机冷却水温低于 60 ； CCS工作，车速低于预置车速，但高于 10km/h； 闭锁控制图 4)控制换挡品质 为改善换挡质量，提高汽车的乘坐舒适性，目前常 见的特殊控制功能有以下几种： (1)换挡油压控制：在升挡成降挡的瞬间， ECU通 过油压电磁阀适当降低主油路油压，以减小换挡冲击，达 到改善换挡质量的目的。 (2)减小转矩控制：在换挡的瞬间，通过延迟发动 机的点火时间或减少喷油量，暂时减少发动机的输出转矩， 以减小换挡冲击和汽车加速度出现的波动。 (3)N-D换挡控制：在选挡手柄由停车位或空位（ P 或 N）位置换至前进挡或倒挡（ D或 R）位置，或相反地进 行换挡时， ECU通过调整发动机的喷油量，将发动机的转 速变化减至最小程度，以改善换挡质量。 5)自动模式选择控制 ECU通过各个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挡控制， 以满足不同的行驶要求。 ECU在进行自动模式选择控制时，主要参考 换挡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，自动选择控制模式。 6)发动机制动作用控制 ECU按照设定的控制程序，在操纵手柄位置、 车速、节气门开度等满足一定条件（如：选挡手 柄位于前进低挡位置，且车速大于 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，使之接合或制动，让 自动变速器具有反向传递动力的能力，从而在汽 车滑行时可以实现发动机制动。 7)自诊断与失效保护功能 为了及时发现电子控制装置中的故障， ECU具有故障自诊断和失效保护功能。在汽车行 驶过程中检测自动变速器控制装置中传感器和执 行器的工作情况，一旦发现故障， ECU具有以下 保护功能： (1)在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器 故障警告灯闪亮，以提醒驾驶员立即将汽车送至 修理厂维修。 (2)将检测到的故障内容以故障代码的形式 存在 ECU的存储器内，只要不切断蓄电池，被测 到的故障代码就会一直保存在 ECU内。 (3) ECU按设定的失效保护程序控制自动 变速器的工作，保持汽车的基本行驶能力。 电控元件位置图 （ A341E） 失效安全保护功能 电磁阀 1#失效 D位 “ 3挡 ” 或 “ OD”挡 2位 “ 3挡 ” L位 “ 1挡 ” 或 “ 2挡 ” 电磁阀 2#失效 D位 “ 1挡 ” 或 “ OD”挡 2位 “ 1挡 ” 或 “ 3挡 ” L位 “ 1挡 ” 或 “ 2挡 ” 1#、 2#均失效 D位 “ OD”挡 2位 “ 3挡 ” L位 “ 1挡 ” 主车速传感器失效，启用辅助车速传感器。 失效控制（电磁阀） 工作情况： 未按下超速 挡 开关时，超速 挡 控制电磁阀断电关闭， 同时 2号电磁阀通电打开，来自手控阀的油压不能进入 3-4挡 换 挡 阀上端， 3-4档换 挡 阀将始终处于上位，变速 器只能工作在 3挡 。 按下超速 挡 开关后，超速 挡 控制电磁阀通电打开， 同时 2号电磁阀断电关闭，来自手控阀的控制油压进入 3-4挡 换 挡 阀上端，迫使 3-4挡 换 挡 阀下移，接通通往制 动器 B0的油压通路，变速器才能进入超速 挡 工作。 手控阀的控制油压进入 3-4挡 换 挡 阀上端，迫使 3-4挡 换 挡 阀下移，接通通往制动器 B0的油压通路，变速器才 能进入超速 挡 工作。