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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 电控液力自动变速器,第一节 概述,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,第三节 群众公司液力自动变速器,第四节 上海通用液力自动变速器,第五节 本田雅阁液力自动变速器,第六节 丰田公司液力自动变速器,第七节 电控液力自动变速器的使用与检修,第八节 电控液力自动变速器典型故障分析,第一节 概述,一、 自动变速器的历史和开展,1892年法国制造出第一部装有变速器的汽车。,1904年卡迪拉克汽车第一次将行星齿轮机构使用在变速器上。,1914年德国奔驰公司生产出第一台自动变速器，但没有成为商品。,1926年别克汽车第一次将液力偶合器和变速器装在一起,1940年美国通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上装上了第一台现代意义上的自动变速器。由液力偶合器和行星齿轮机构组成的全自动变速器，有四个挡位。,下一页,第一节 概述,1968年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。,1982年丰田公司生产出第一台由微机控制的电控自动变速器，即丰田A140E自动变速器。,1983年德国成功地研制了电控发动机和电控自动变速器共用的电控单元。,二、 自动变速器的组成,电控自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统和电控系统四大局部组成,下一页,上一页,第一节 概述,三、 自动变速器的分类,(一) 按驱动方式分类,自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器即自动驱动桥。,后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。,前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器。,下一页,上一页,第一节 概述,(二) 按自动变速器前进挡的挡位数不同分类,自动变速器按前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型轿车装用的自动变速器根本上都是4个前进挡，即设有超速挡。目前已经开发出装有5个前进挡自动变速器的轿车。,(三) 按齿轮变速器的类型分类,自动变速器按齿轮变速器类型的不同，可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器两种。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用；平行轴式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用如本田ACCORD轿车。,下一页,上一页,第一节 概述,(四) 按控制方式分类,按控制方式不同，自动变速器可分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。,四、 自动变速原理,传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变换挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件离合器和制动器的油路。,下一页,上一页,第一节 概述,电控液力自动变速器是在液力自动变速器的根底上增设电子控制系统而形成的，通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温等参数转变为电信号，并输入电控单元ECU；,ECU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ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板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，见图2-1所示。,下一页,上一页,图2-1 电控液力自动变速器控,返回,第一节 概述,五、 自动变速器操纵手柄的使用,自动变速器换挡元件有按钮式和拉杆式两种类型，驾驶员可以通过其进行挡位选择。按钮式一般布置在仪表板上；拉杆式即换挡操纵手柄，可布置在转向柱上或驾驶室地板上，见,图2-2,所示，通过连杆机构或钢索与液压系统控制元件的手控阀相连接，为液压系统及电控系统提供操纵信号。,自动变速器的换挡操纵手柄通常有47个位置，丰田轿车系列常见换挡操纵手柄位置见,图2-3,所示。,下一页,上一页,图2-2 换挡操纵手柄在轿车上的布置,返回,图2-3 换挡操纵手柄示意图,返回,第一节 概述,六、 自动变速器的优缺点,(一) 优点,1.整车具有更好的驾驶性能,2.良好的行驶性能,3.高行车平安性,4.降低废气排放,(二) 缺点,1.结构较复杂,2.传动效率低,返回,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,电控液力自动变速器由液力变矩器、行星齿轮系统、液压控制系统和电控系统组成。,一、 液力变矩器,(一) 液力变矩器的组成,液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油ATF为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。,典型的液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成，见图2-4所示。它们都是由铝合金精密铸造或用钢板冲压而成，在它们的环状壳体中径向排列着许多叶片，见图2-5所示。,下一页,图2-4 液力变矩器,返回,图2-5 泵轮、涡轮和导轮,返回,(二) 液力变矩器的工作原理,变矩器工作时，壳体内充满液压油，发动机带动外壳旋转，外壳带动泵轮旋转，泵轮叶片间的液压油在离心力的作用下，从内缘流向外缘。当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压，油液在绕着泵轮轴线作圆周运动的同时，在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮。泵轮顺时针旋转，油液将带动涡轮同样按顺时针方向旋转。,当油液回到泵轮后，泵轮对油液做功，使之在泵轮叶片内缘流向外缘的过程中动能和圆周速度渐次增大，再流向涡轮，见,图2-6,所示。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,图2-6 液力变矩器工作原理展开示意图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(三) 液力变矩器的工作特性,1 转矩放大特性 ,将变矩器三个工作轮假想地展开，得到泵轮、涡轮和导轮的环形平面图，见图2-7。为便于说明，设发动机转速及负荷不变，即变矩器泵轮的转速nB及转矩MB为常数。,当发动机运转而汽车还未起步时，涡轮转速nW为零，见图2-7a所示。变速器油在泵轮叶片的带动下，以一定的绝对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片，对涡轮有一作用力，产生绕涡轮轴的转矩。因此时涡轮静止不动，液流那么沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向见图中箭头2所示。该液流对导轮产生作用力矩。然后液流再从固定不动的导轮叶片沿箭头3的方向流回到泵轮中。,下一页,上一页,图2-7 液力变矩器工作原理图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,当液力变矩器输出的转矩，经传动系传到驱动车轮上所产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车即起步并开始加速，与之相连的涡轮转速nW也从零起逐渐增加。设液流沿叶片方向流动的相对速度为，沿圆周方向运动的牵连速度为u，设泵轮转速不变，,即液流在涡轮出口处的相对速度不变，由图2-7b可见，冲向导轮叶片的液流的绝对速度v将随牵连速度u的增大而逐渐向左倾斜，使导轮上所受转矩值逐渐减小，即液力变矩器的转矩放大作用随之减小。,下一页,上一页,图2-7 液力变矩器工作原理图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,2 偶合工作特性,当涡轮转速增大到泵轮转速的90%时，由涡轮流出的液流正好沿导轮出口方向冲向导轮，由于液体流经导轮时方向不变，故导轮转矩MD为零，即涡轮转矩与泵轮转矩相等，MW=MB，处于偶合工作状态。,假设涡轮转速继续增大，液流绝对速度方向继续向左倾斜，冲击导轮叶片的反面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反；假设导轮仍然固定不动，那么涡轮转矩MW=MB-MD，即变矩器输出转矩反而比输入转矩小。为此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构，见图2-8所示。,下一页,上一页,图2-8 液力变矩器的单向离合器,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,3 失速特性 ,液力变矩器失速状态是指涡轮因负荷过大而停止转动，但泵轮仍保持旋转的现象，此时液力变矩器只有动力输入而没有输出，全部输入能量都转化成热能，因此变矩器中的油液温度急剧上升，会对变矩器造成严重危害。失速点转速是指涡轮停止转动时的液力变矩器输入转速。该转速大小取决于发动机转矩、变矩器的尺寸和导轮、涡轮的叶片角度。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(四) 液力变矩器类型,目前自动变速器应用较多的有三元件液力变矩器和四元件液力变矩器两类。,1 三元件液力变矩器,三元件是指其工作轮的数目为三个，主要由泵轮、涡轮和导轮组成。其结构见图2-9所示。,特点是：工作效率在进入偶合区之前先到达最大值，然后有所下降，进入偶合区之后又继续上升。其工作可靠，性能稳定，在偶合区效率可达96%，变矩比即输出转矩与输入转矩之比最高可达1.92.5。此型变矩器主要应用于轿车、大型客车和工程车辆上。,下一页,上一页,图2-9 三元件液力变矩器,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,2 四元件液力变矩器,为使液力变矩器工作效率在进入偶合区之前不会显著下降，可采用两个导轮，分别装在各自的单向离合器上，形成双导轮，即四元件液力变矩器，见,图2-11,所示。,四元件液力变矩器虽然可增大变矩器的高效率工作范围，但结构更加复杂，因此，近年来已经很少使用。,下一页,上一页,图2-11 四元件液力变矩器示意图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(五) 液力变矩器的锁止机构,由于液力变矩器的泵轮和涡轮之间存在着转速差和液力损失，其效率不如普通机械式变速器高，为提高液力变矩器在高转速比工况下的效率及汽车正常行驶时的燃油经济性，绝大局部液力变矩器增设了锁止机构，使变矩器输入轴与输出轴刚性连接，增大传动效率。其类型主要有由锁止离合器锁止的液力变矩器、由离心式离合器锁止的液力变矩器和由行星齿轮机构锁止的液力变矩器。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,1 由锁止离合器锁止的液力变矩器,在带有锁止机构的液力变矩器中，以锁止离合器作为锁止机构最常见，其结构见图2-12所示。锁止离合器的从动盘安装在涡轮轮毂花键上，主动局部压盘包括传力盘和活塞与泵轮固连。,图2-13是带有锁止离合器的液力变矩器的另一种常见结构。带有摩擦材料的传力盘总成与涡轮相连，随涡轮一起旋转。,下一页,上一页,图2-12 带锁止离合器的液力变矩器,返回,图2-13 带锁止离合器的液力变矩器工作原理,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,电控自动变速器必须满足五个方面的条件，ECU才能令锁止离合器进入锁止工况。,发动机冷却液温度不得低于5365 因车型而异。,挡位开关指示变速器处于行驶挡(N位和P位不能锁止)。,制动灯开关必须指示没有进行制动。,车速必须高于3765km/h因车型而异，大局部自动变速器在三挡进入锁止工况，少数变速器在二挡时进入锁止工况。,来自节气门开度的传感器信号，必须高于最低电压，以指示节气门处于开启状态。 ,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,2 由离心式离合器锁止的液力变矩器,由离心式离合器锁止的液力变矩器见图2-14所示。离心式离合器通过单向离合器与涡轮轮毂相连，其外缘通过弹簧与腹板相连，腹板上固定有假设干片摩擦片。,上述两种锁止机构通常带有减振器总成，由假设干减振弹簧组成，其主要作用是衰减发动机的扭转振动，减小噪声和冲击。,3 由行星齿轮机构锁止的液力变矩器,此型变矩器在三元件液力变矩器的根底上，增加了一套行星齿轮机构，见图2-15所示。行星架与发动机曲轴相连，为输入元件，太阳轮通过花键与涡轮轴相连，齿圈与泵轮相连，与太阳轮和齿圈同时啮合的行星齿轮安装在行星架上。,下一页,上一页,图2-14 由离心式离合器锁止的液力变矩器,返回,图2-15 由行星齿轮机构锁止的液力变矩器,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,以上3种带有锁止机构的液力变矩器的共同特点是：当汽车在良好路面上行驶时，变矩器的输入轴和输出轴刚性连接，此时变矩比为1，变矩器效率到达100%，提高了汽车的行驶速度和燃油经济性。,假设汽车在坏路面行驶或起步时，锁止机构解除锁止，变矩器发挥变矩作用，自动适应行驶阻力的变化，保证汽车正常行驶。因此，目前采用自动变速器的汽车越来越多的使用带有锁止机构的液力变矩器。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(六) 液力变矩器的冷却补偿系统,液力变矩器工作时总存在一些能量损失，这些损失的能量大都被变矩器内的油液以内部摩擦的形式转变为热量。如果热量不能及时散出，变矩器内的油液温度就会急剧升高，使变矩器不能工作，所以必须对变矩器内的油液进行强制冷却。液力变矩器中液体流动的速度很高，容易产生气蚀现象。,气蚀现象影响液力变矩器的正常工作，使其效率降低，并加速油液变质，故变矩器内必须保持足够的补偿压力。,因此，液力变矩器必须有油液的冷却补偿系统，或者说供油系统。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,二、 行星齿轮系统,(一) 行星齿轮变速机构,1 单行星排,单行星排齿轮机构由太阳轮、齿圈和装有行星齿轮的行星架三个元件组成，见,图2-17,所示。,单排行星齿轮机构的工作状态见,图2-18,。,行星齿轮机构与外啮合齿轮机构相比具有以下优点：,所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷，行星齿轮工作更安静，强度更大。,行星齿轮工作时，齿轮间产生的作用力由齿轮系统内部承受，不传递到变速器壳体，变速器可以设计得更薄、更轻,下一页,上一页,图2-17 单排行星齿轮机构,返回,图2-18 单排行星齿轮机构的工作状态,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一的外啮合相比，减小了变速器尺寸。 ,行星齿轮系统的齿轮处于常啮合状态，不存在挂挡时的齿轮冲击，工作平稳，寿命长。,2 双行星排,双行星排齿轮机构见图2-19。设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为z1、z2和z3，齿圈与太阳轮的齿数比为，,其运动规律为n1-n2 -1n3=0,对双行星排齿轮机构的运动分析同单行星排。 ,下一页,上一页,图2-19 双排行星齿轮变速机构,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(二) 自动变速器各挡传动比总的分析方法,目前采用行星齿轮变速机构的自动变速器均是通过单、双行星排的组合关系实现其传动。,分析各挡传动比总的方法是：不管单、双行星排如何组合，有几个行星排，就相应列出几个运动方程；另外又通过单、双行星排之间的连接关系，列出相应运动件之间的关系式，共同形成一个方程组，求解各挡传动比。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(三) 执行机构,行星齿轮变速器中的所有齿轮都处于常啮合状态，其挡位变换必须通过以不同方式对行星齿轮机构的根本元件进行约束即固定或连接某些根本元件来实现。能对这些根本元件实施约束的机构，就是行星齿轮变速器的换挡执行机构。,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，而单向离合器那么是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,1 多片离合器,离合器的作用是将变速器的输入轴和行星排的某个根本元件连接，或将行星排的某两个根本元件连接在一起，使之成为一个整体转动。,自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器，通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等组成。其结构见图2-20所示。,离合器鼓通过花键与主动元件相连或与其制成一体，钢片通过外缘键齿与离合器鼓的内花键槽配合，与主动元件同步旋转。 ,下一页,上一页,图2-20 多片离合器,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,2 制动器,制动器的作用是固定行星齿轮机构中的根本元件，阻止其旋转。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两种。,(1) 片式制动器,片式制动器由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成，见图2-22所示。其结构和工作原理与湿式多片离合器根本相同，只是其钢片通过外花键齿安装在变速器壳体的内花键齿圈上，摩擦片那么通过内花键齿和制动器毂上的外花键槽相连，制动器毂与行星齿轮机构的元件相连。,下一页,上一页,图2-22 片式制动器工作原理示意图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,片式离合器、制动器所能传递的动力的大小与摩擦片的面积、片数及钢片与摩擦片间的压紧力有关。压紧力的大小由作用在活塞上的油压及作用面积决定，但增大油压会引起结合时的冲击。当压紧力一定时，传递动力的大小就取决于摩擦片的面积和片数。,片式制动器的工作平顺性较好，还能通过增减摩擦片的片数来满足不同排量发动机的要求，因此近年来在轿车自动变速器中使用的越来越多。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(2) 带式制动器,带式制动器由制动带及其伺服装置控制油缸组成。制动带是内外表带有镀层的开口式环形钢带，开口的一端支撑在与变速器壳体固连的支座上，另一端与伺服装置相连。按变形能力制动带可分为刚性和挠性两种类型。,按结构制动带可分为单边式和双边式两种类型。双边式制动带具有自行增力功能，制动效果更好，多用于转矩较大的低挡和倒挡制动器。用于不同挡位的同类型制动带内外表镀层的材料不尽相同：低、倒挡制动带镀层多采用金属摩擦材料，其作用是保证足够的制动力矩；高挡制动带一般使用有机耐磨材料，防止制动鼓过度磨损。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,制动器伺服装置有直接作用式和间接作用式两种类型。直接作用式制动器结构见图2-23所示。,图2-24所示为间接作用式伺服装置。它与上述结构的区别在于制动器开口的一端支承于推杆的端部，活塞杆通过杠杆控制推杆的动作，由于采用杠杆结构将活塞作用力放大，制动力矩进一步增加。,制动解除后，制动带与制动鼓之间应存在一定间隙，否那么会造成制动带过度磨损和制动鼓的滑磨，影响行星齿轮系统的正常工作。调整该间隙的常见结构有以下3种：,长度可调整的支承销；,长度可调的活塞杆或推杆；,通过调整螺钉调整长度的杠杆。 ,下一页,上一页,图2-23 直接作用式伺服装置,返回,图2-24 间接作用式伺服装置,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,3 单向离合器,单向离合器的作用是使某元件只能按一定方向旋转，在另一个方向上锁止。在行星齿轮系统中有假设干个单向离合器，其工作性能对变速器的换挡品质有很大影响。执行机构的灵敏性直接影响换挡的平顺性。单向离合器具有灵敏度高的优点，可瞬间锁止或解除锁止，提高了换挡时机的准确性。另外，单向离合器不需要附加液压或机械操纵装置，结构简单，不易发生故障。,单向离合器有滚子式和楔块式两种类型。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(四) 组合式行星齿轮系统,两个以上的行星排进行组合，选取不同的根本元件作为输入或输出，以及采用执行元件不同的工作方式，可得到不同类型的行星齿轮变速器。但考虑到效率的上下,行星齿轮机构的复杂程度，目前常用的自动变速器的行星齿轮装置有辛普森 Simpson 式和拉维娜 Ravigneaux 式两种。,1 辛普森行星齿轮系统,辛普森行星齿轮系统是举世闻名的应用于轿车自动变速器的行星齿轮系统，以其设计者霍华德辛普森的名字命名。它是三速行星齿轮系统，能提供三个前进挡和一个倒挡。其结构特点是：前后两个行星齿轮机构共用一个太阳轮。,典型的辛普森行星齿轮系统见图2-27所示。其结构示意图见图2-28所示。 ,下一页,上一页,图2-27 辛普森行星齿轮系统,返回,图2-28 辛普森行星齿轮系统结构简图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,该行星齿轮系统各挡动力传递路线是：, D挡1挡： 见图2-29a所示，前进离合器结合，前排齿圈成为输入元件，单向离合器使后行星架无法逆时针旋转。动力传递路线是第一轴、前排齿圈、太阳轮、后排齿圈、第二轴。, D挡2挡： 见图2-29b所示，前进离合器结合，使前排齿圈成为输入元件，二挡制动器将太阳轮固定。动力经第一轴、前排齿圈和行星架输出给第二轴。 ,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理, D挡3挡：见图2-29c所示，前进离合器和直接挡离合器工作，此时，前排太阳轮和齿圈均与第一轴相连，因此，行星架也与它们同速转动，形成直接挡，将第一轴的动力直接传给第二轴。, R位： 见图2-29d所示，直接挡离合器结合，前排太阳轮成为输入元件，低、倒挡制动器固定后排行星架。动力经第一轴、太阳轮、后排行星齿轮和后排齿圈传至第二轴。由于行星架是固定元件，使第二轴的旋转方向与第一轴相反，变速器得到倒挡。,下一页,上一页,图2-29 辛普森行星齿轮系统工作原理,返回,图2-29 辛普森行星齿轮系统工作原理,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,2 拉维娜行星齿轮系统,拉维娜行星齿轮系统也采用双行星排组合。其结构特点是：两行星排共用行星架和齿圈，小太阳轮1、短行星轮4、长行星轮5、行星架3及齿圈6组成一个双行星轮式行星排，大太阳轮2、长行星轮5、行星架3及齿圈6组成一个单行星轮式行星排，见,图2-30,所示。它具有四个独立元件：小太阳轮、大太阳轮、行星架和齿圈。行星架上的两套行星齿轮相互啮合，其中短行星齿轮与小太阳轮啮合，长行星齿轮与大太阳轮啮合的同时与齿圈啮合。,下一页,上一页,图2-30 拉维娜行星齿轮机构,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,典型三速拉维娜式行星齿轮变速器结构简图见图2-31所示前进离合器用于连接输入轴和小太阳轮，倒挡及直接挡离合器用于连接输入轴和大太阳轮，二挡制动器用于固定大太阳轮，倒挡及低挡制动器起固定行星架的作用，单向离合器对行星架逆时针方向旋转有锁止作用。,3 带有超速挡的行星齿轮系统,为进一步提高汽车的动力性和燃油经济性，安装有自动变速器的汽车越来越多地采用可提供超速挡的行星齿轮系统。提供超速挡的行星齿轮系统有两种典型结构：一种是在辛普森或拉维娜行星齿轮系统的根底上增加一个单排行星齿轮机构超速行星机构；另一种是采用两排简单的行星齿轮机构，通过执行元件的工作得到超速挡。,下一页,上一页,图2-31 三速拉维娜式行星齿轮变速器结构简图,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,三、 电控系统,电控液力自动变速器ECTElectronic Controlled Automatic Transmission采用电液式控制系统，由电子控制系统和液压控制系统组成。,电子控制系统由信号输入装置、电控单元(ECU)和执行器组成。,(一) 信号输入装置,信号输入装置包括传感器和信号开关装置。其中，常用的传感器有节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、输入轴转速传感器和油温传感器；常用的开关装置有超速挡开关、模式选择开关、多功能开关、空挡启动开关等。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,1 节气门位置传感器,节气门位置传感器安装在发动机节气门体上并与节气门联动。其作用就是测量发动机节气门的开度，向ECU提供发动机负荷信号，以控制自动变速器换挡时刻及主油路油压。,2 发动机转速传感器,发动机转速传感器一般安装在分电器内或曲轴后端的靶轮附近。通常为磁感应式，用于测取发动机的转速。,3 车速传感器,车速传感器的种类较多，常用以下三种：,(1) 电磁感应式车速传感器(2) 笛簧开关式车速传感器 (3) 光电式车速传感器 ,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,4 输入轴转速传感器,输入轴转速传感器与车速传感器类似，也是一种电磁感应式转速传感器。它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ECU，以便精确地控制换挡过程。,5 变速器油温传感器,变速器油温传感器安装在自动变速器油底壳内的液压阀阀板上，用于连续监控自动变速器中变速器的油温，以作为ECU进行换挡控制、油压控制、锁止离合器控制的依据。内部结构为一个负温度系数的热敏电阻。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,6 超速挡开关,超速挡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挡。如果超速挡开关翻开，变速器操纵手柄又处于“D位，那么自动变速器随着车速的提高而升挡时，最高可升到4挡即超速挡；而开关关闭时，无论车速怎样高，自动变速器最多只能升至3挡。,在驾驶室仪表板上，有“O/D OFF指示灯显示超速挡开关的状态。当超速挡开关翻开时，“O/D OFF指示灯熄灭；而当超速挡开关关闭时，“O/D OFF指示灯随之亮起。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,7 模式选择开关,模式选择开关又称程序开关，用于选择自动变速器的控制模式，即选择自动变速器的换挡规,律，以满足不同的使用要求。图2-36为一个安装在换挡操纵手柄旁的模式开关。常见的控制模式大致有以下几种：,(1) 经济模式Economy (2) 动力模式Power (3) 普通模式Normal (4) 手动模式Manual,8 多功能开关,多功能开关装在变速器壳体的手动阀摇臂轴或操纵手柄上，由变速杆进行控制，见图2-37所示。,下一页,上一页,图2-36 模式选择开关,返回,图2-37 多功能开关,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,它具有以下功能：,(1) 指示选挡操纵手柄位置(2) 倒挡信号灯的开启 (3) 空挡启动 ,9 空挡启动开关,空挡启动开关及其电路见图2-39所示，其作用与多功能开关相同。,10 制动灯开关,它安装在制动踏板支架上，踩下制动踏板时开关接通，通知ECU已经制动，松开变矩器锁止离合器，同时点亮制动灯，还可以防止当驱动轮制动抱死时，发动机突然熄火。,下一页,上一页,图2-39 空挡启动开关与电路,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(二) 执行器,电磁阀是电子控制系统的执行元件，按其作用可分为换挡电磁阀、锁止电磁阀和调压电磁阀。按其工作方式可分为开关式电磁阀和脉冲式电磁阀。,1 开关式电磁阀,开关式电磁阀的作用是开启和关闭变速器油路，可用于控制换挡阀及液力变矩器的闭锁离合器锁止阀。,开关式电磁阀由电磁线圈、磁铁、阀芯和回位弹簧等组成。,2 脉冲式电磁阀,脉冲式电磁阀结构见,图2-41,所示。其作用是控制油路中油压的大小。,下一页,上一页,图2-41 脉冲式电磁阀,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(三) 电控单元(ECU),电子控制自动变速器可与发动机电子燃油喷射系统共用1个ECU，也可使用独立的ECU。ECU是电子控制系统的核心，由接收器、控制器和输出装置3局部组成。ECU具有以下控制功能：,1 控制换挡时刻,2 控制主油路油压,3 控制锁止离合器,4 控制换挡品质,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,5 自动模式选择控制,6 发动机制动作用控制,7 使用输入轴转速传感器的控制,8 超速行驶控制,9 自诊断与失效保护功能,四、 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。液压控制系统由动力源、执行机构和控制机构三局部组成。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,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，向行星齿轮变速器供给润滑油。执行机构包括各离合器、制动器的液压缸，前面已经介绍。,(一) 液压泵,液压泵又称油泵，一般位于液力变矩器和行星齿轮系统之间，由液力变矩器泵轮驱动。其类型主要有齿轮泵、转子泵和叶片泵。3种泵的共同特点是：内部元件转子由液力变矩器花键毂或驱动轴驱动，外部元件与内部元件之间有一定的偏心距。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,油泵使用时应注意以下3点：,发动机不工作时，油泵不泵油，变速器内无控制油压。推车启动时，即使D挡或R挡，输出轴实际上是空转，发动机无法启动。,车辆被牵引时，发动机不工作，油泵也不工作，无压力油。长距离牵引，齿轮系统无润滑油，磨损加剧。因此牵引距离不应超过50 km，牵引速度不得高于3050 km/h。,变速器齿轮系统有故障或严重漏油时，牵引车辆应将传动轴脱开。对于前轮驱动的汽车，应将前轮悬空牵引。,下一页,上一页,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(二) 主油路调压阀,液压油从液压泵输出后，即进入主油路系统。液压泵是由发动机直接驱动的，输出流量和压力均受发动机运转状况的影响，变化很大。当主油路压力过高时，会引起换挡冲击和增加功率消耗；而主油路压力过低时，又会使离合器、制动器等执行元件打滑，因此在主油路系统中必须设置主油路调压阀。,主油路调压阀通常采用阶梯型滑阀，见图2-49所示。它由上部的阀芯、下部的柱塞套筒及调压弹簧组成。在阀门的上部A处，受到来自液压泵的液压力作用；下端那么受到柱塞下部C处来自调压电磁阀所控制的节气门油压力作用，以及调压弹簧的作用力。共同作用的平衡，决定阀体所处的位置。,下一页,上一页,图2-49 主油路调压阀的工作原理,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,(三) 手动阀,手动阀通过连杆机构与驾驶室内的变速器选挡操纵手柄相连，驾驶员操纵换挡操纵手柄可以带动手动阀移动，其作用是根据选挡杆位置的不同依次将管路压力导入相应各挡油路。,图2-50,所示为丰田自动变速器手动阀。,(四) 换挡阀,电液式控制系统换挡阀的工作完全由换挡电磁阀控制。其控制方式有两种：一种是加压控制，即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；另一种是泄压控制，即通过开启或关闭换挡阀控制油路泄油孔来控制换挡阀的工作。,下一页,上一页,图2-50 手动阀的结构及油道,返回,第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理,目前自动变速器通常有三个换挡阀，分别由三个换挡电磁阀来控制，并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。目前大局部电子控制自动变速器采用有两个电磁阀操纵三个换挡阀的控制方式。这种换挡控制的工作原理见图2-52所示。,(五) 锁止离合器控制阀,目前在一些新型的电控自动变速器上，锁止电磁阀采用脉冲式电磁阀，ECU可利用脉冲电信号占空比大小来调节锁止电磁阀的开度，以控制作用在锁止离合器控制阀右端的油压，由此调节锁止离合器控制阀左移时排油孔的开度，从而控制锁止离合器活塞右侧油压的大小。,返回,上一页,图2-52 电控自动变速器换挡液压系统原理,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,一、 01M自动变速器,01M自动变速器集成于变速驱动桥中，由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压操纵系统、电控系统、主减速器和差速器等局部组成。其结构见图2-54。,(一) 闭锁式液力变矩器,闭锁式变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮及带扭转减振器的锁止离合器组成，见图2-55。,闭锁式液力变矩器可以提高效率，改善经济性。它可以实现液力变矩器传动和机械直接传动两种工况，把两者的优点结合于一体。 ,下一页,图2-54 01M自动变速器的结构简图,返回,图2-55 闭锁式液力变矩器的组成,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,闭锁离合器的油路控制见图2-57。闭锁离合器别离状态:油道A和B翻开，油道C关闭，自动变速器油由油道A流向油道B，闭锁离合器别离，油道B的油流向行星齿轮系起到润滑作用；闭锁离合器接合状态：油道A、B、C都翻开，但油道A翻开卸压，自动变速器油由油道C流向油道A和B，闭锁离合器接合，油道B的油流向行星齿轮系起到润滑作用。,(二) 行星齿轮变速器,1 组成,行星齿轮变速器主要由行星齿轮副、片式离合器、盘式制动器、单向离合器组成，见图2-58,下一页,上一页,图2-57 闭锁离合器的油路控制,返回,图2-58 行星齿轮变速器结构,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,2 工作原理,01M自动变速器的工作原理见图2-60。,(三) 主传动,主传动主要由减速器和差速器组成，见图2-61。,(四) 液压系统,液压系统主要由液压泵、油道、滤清器、压力滑阀等组成，见图2-62。,(五) 电子控制系统,自动变速器的电子控制装置由传感器、控制开关、自动变速器控制单元微电脑、电磁阀等部件组成，见图2-63。,下一页,上一页,图2-60 01M自动变速器的工作原理简图,返回,图2-61 主传动的组成,返回,图2-61 主传动的组成,返回,图2-63 电子控制系统组成,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,1 节气门电位计G69,节气门电位计与节气门连在一起，不断地将节气门位置和油门踏板踏下速度的信号传给发动机控制单元，然后由发动机控制单元传给自动变速器控制单元。,2 变速器转速传感器G38,变速器转速传感器是感应式传感器，位于变速器壳体内，用于指示行星齿轮系中大太阳轮的转速。,3 车速传感器G68,车速传感器安装在变速器壳体内。通过主动齿轮上的脉冲叶轮，由感应式传感器接收车速信息。,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,4 发动机转速传感器G28,自动变速器控制单元使用发动机管理系统的发动机转速信号。,5 多功能开关F125,它位于变速器壳体内，由变速杆拉索控制。,6 制动灯开关F,制动灯开关安装在脚踏板支架上，控制单元通过该开关判断汽车是否制动。,7 强制低速挡开关F8,该开关与油门拉索装成一体，油门踏板踏到底并超过油门全开点时，此开关工作。,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,8 变速器机油温度传感器G93,变速器机油温度传感器位于浸在自动变速器油内的滑阀箱上的传输线上。该传感器用于感知变速器机油温度。,9 启动锁和倒车灯继电器J226,启动锁和倒车灯继电器J226是一组合继电器，装在中央继电器盘上，接收多功能开关F125的信号。,10 变速杆锁止电磁阀N110,变速杆锁止电磁阀位于变速杆上。该电磁阀与点火系统接通，起到挡位锁止作用。踏下制动踏板，锁解除，变速杆可推入其他挡位。,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,11 带电磁阀的滑阀箱,电磁阀N88N94位于变速器的滑阀内，由控制单元控制。有两种不同的电磁阀。,12 自动变速器控制单元J217,该控制单元是自动变速器的“大脑，控制所有电气及液压功能。,13 自诊断系统,自诊断系统监控传感器电信号和执行元件动作，对控制单元进行自检。如出现故障，替代功能立即生效。从控制单元的永久性存储器中可读出故障说明，所以，即使蓄电池断开及控制单元插头已拔下，故障存储仍保存。,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,二、 01V自动变速器 ,奥迪A6轿车装备的是01V型五挡自动变速器。01V型自动变速器是从01F和01K型根底上开展而来的，通过技术改进，大大提高了换挡舒适性，并降低了燃油消耗。01V型自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压操作系统和电控系统等组成。,(一) 液力变矩器,01V型自动变速器的液力变矩器结构与01M的根本相同，主要由泵轮、涡轮、导轮和锁止离合器等组成，见图2-73。,下一页,上一页,图2-73 液力变矩器结构,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,(二) 行星齿轮变速器,为了扩大传动比使用范围，01V自动变速器在液力变矩器后串联一个行星齿轮变速器，其核心结构采用拉威挪结构，另外附加一个单行星排，这样就形成5个前进挡和1个倒挡的行星齿轮传动机构，其结构见,图2-77,。其传动简图见,图2-78,。,(三) 液压操作系统,液压操作系统主要由油泵、机油滤清器、滑阀体、制动器、离合器等组成。,下一页,上一页,图2-77 01V自动变速器齿轮变速器结构图,返回,图2-78 01V自动变速器传动关系简图,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,(四) 电控系统,01V自动变速器电控系统主要由传感器、自动变速器控制单元J217、执行元件等组成，见,图2-80,。自动变速器电控系统电路图，见,图2-81,。,1 传感器,(1) 变速器转速传感器G182,(2) 自动变速器转速传感器G38,(3) 强制低挡开关F8,(4) 制动灯开关F,(5) 自动变速器机油温度传感器G93,(6) 从ABS/ASR控制单元来的信号,(7) 来自发动机控制单元的信号,下一页,上一页,图2-80 01V自动变速器电控系统的组成,返回,图2-81 自动变速器电控系统电路图,返回,第三节 群众公司液力自动变速器,2 执行元件,(1) 电磁阀N88N94,(2) 变速杆锁止电磁阀N110,(3) 变速杆位置指示板,(4) 从变速器控制单元到发动机控制单元的信号,(5) 多功能开关F125,(6) 车速调节装置,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,3 控制单元J217,自动变速器控制单元J217安装在前排右座前脚部地毯下面。,自动变速器控制单元J217接收各种传感器的信号，按照内部换挡程序，控制各种执行元件工作，自动变换挡位。,01V自动变速器控制单元装有一个动态换挡程序DSP，提供经济性和动力性换挡两种模式,控制单元借助动态换挡程序DSP，通过大约240条不同的换挡特性曲线来确定换挡时刻，因此能更好地满足不同的驾驶要求。,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,另外，动态换挡程序还有以下功能：, 使发动机在冷态时快速预热，然后才能在高速时换挡。, 可以使催化净化器快速预热。, 在山区道路行车时，控制单元按上坡和下坡来选择挡位，防止了频繁换挡。,控制单元J217本身还具有替代功能。,当控制单元J217本身工作正常，其他系统元件出现故障失效，且不能产生替代功能时，系统进入“控制单元有效的机械应急状态。 ,下一页,上一页,第三节 群众公司液力自动变速器,(五) 其他局部,1 变速杆,目前奥迪A6采用带Tiptronic的01V自动变速器。这种自动变速器变速杆有两个运动通道.,2 组合仪表板,当汽车下坡时，应挂入“2挡，利用“2挡的发动机制动功能下坡。对于1挡，它是自动的，驾驶员是不能选择的。在大负荷汽车起步时，自动变速器挡位保持在1挡的时间会稍长些。,返回,上一页,第四节 上海通用液力自动变速器,一、 上海通用公司液力自动变速器,上海通用公司在生产的别克和赛欧车上分别装有4T65E和AF13自动变速器。它们均为电控4挡液力传动自动变速器。,4T65E自动变速器的4表示4个前进挡，T表示自动变速器是横置式，65表示产品系列，E表示采用电控。其变速杆的挡位为P、R、N、D、3、2、1。,二、 别克轿车自动变速器,一 4T65E自动变速器组成及其各挡动力传递,上海别克轿车自动变速器采用4T65E型自动变速器。其组成有液力变矩器、行星齿轮变速器、液压控制系统、电控系统等。它的结构见图2-93。 ,下一页,图2-93 4T65E自动变速器结构图,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,二 自动变速器电控系统,4T65E自动变速器的电控系统组成及其各部件的位置见图2-95。,1 动力总成控制模块PCM,PCM对自动变速器的控制包括：, 自动换挡即当变速杆置于D或3、2挡时，自动控制换挡。, 换挡感觉，主要是通过对液压油路中压力的控制，实现对换挡离合器、制动器摩擦钢带式等接合速度的控制，到达不同的换挡感觉。, 锁止离合器TCC的控制。,下一页,上一页,图2-95 4T65E自动变速器电控系统各部件的位置,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,PCM对换挡感觉的控制是通过压力控制阀PCS来控制的。PCS阀接收PCM送来的PWM信号占空比信号，最大占空比为40，移动内部针阀，将包含转矩信号的油压送到各个换挡执行元件。这里要求的换挡感觉是在进行PCM标定时完成的，除了通过一个自学习程序，对长期运行磨损后的变化进行调整外，在汽车运行中不会被改变。,另外，PCM可以控制液力变矩器中的锁止离合器TCC的接合。当锁止离合器电磁阀收到PCM送来的信号后，翻开或关闭通到TCC的液压油路，控制锁止离合器的接合，其接合的方式是事先标定的。,自动变速器电控系统采用20针型式，见图2-97。,下一页,上一页,图2-97 别克自动变速器电控系统接头型式,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,2 变速器输入转速传感器,该传感器安装于变速器的内部靠近驱动链轮处，见图2-99。它利用电磁感应进行工作。因为齿盘与驱动链轮相连接，而驱动链轮又与涡轮轴相连接，所以传感器可监测变速器的输入转速。该信号用于控制主油路压力、TCC结合与别离及变速器的挡位模式，也能用于计算适宜的挡位和TCC的滑差。,下一页,上一页,图2-99 变速器输入转速传感器,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,PCM通过监测变速器输入转速传感器电路来检测故障。当PCM检测到故障时，将采取以下诊断措施：, 在存储器中存储1个或多个故障码P0716和P0717。, 记录与发动机排放相关的故障码的数据参数冻结故障状态或故障记录数据。, 在发生B类的故障码时，接通故障指示灯。, PCM发出指令使管路油压升高至最高，取消换挡油压补偿及TCC工作。, 如果在变速器处于过热保护模式下时，PCM将抑制变速器换入4挡。,下一页,上一页,第四节 上海通用液力自动变速器,3节气门位置传感器,PCM接收来自节气门位置传感器信号，用于控制换挡和主油路油压。,节气门位置传感器信号具有以下特点：, 节气门关闭时，信号电压低于1.5V。, 节气门全开时，信号电压高于4.0V。, 当节气门在关闭和全开之间转动时，信号电压相应变化。,下一页,上一页,第四节 上海通用液力自动变速器,PCM通过监测节气门位置传感器电路来检测故障。当PCM检测到故障时，将采取以下措施：, 在存储器中存储一个或多个诊断故障码：P0121、P0122、P0123、P1121和P1122表示传感,器故障，P1635表示5V参考电路故障。, 记录与排放相关故障码DTC的数据参数冻结故障状态或故障记录数据。, 发生故障时，接通故障指示灯适用于某些DTC。, PCM将使用替代值代替传感器值。,下一页,上一页,第四节 上海通用液力自动变速器,4变速器油温度传感器,变速器油温传感器采用NTC型电阻进行温度检测，其结构见图2-100。PCM通过监测变速器油温传感器电路来检测故障。当PCM检测到故障时，将采取以下故障诊断措施：, 在存储器中存储一个或多个诊断故障码P0711、P0712和P0713。, 记录与排放相关DTC的数据参数冻结故障状态或故障记录数据。, PCM将使用替代值并取消换挡自适应。,下一页,上一页,图2-100 变速器油温度传感器,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,5 发动机冷却液温度传感器,发动机冷却液温度传感器安装在节温器壳体附近，见图2-101。该信号用于控制主油路油压。,PCM通过监测发动机冷却液温度传感器电路来检测故障。当PCM检测到故障时，将采取以下故障诊断措施：, 在存储器中存储诊断故障码P0117、P0118、P0125、P1114和P1115。, 记录与排放相关DTC的数据参数冻结故障状态或故障记录数据。, 在发生B类DTC的故障时，接通故障指示灯仅适用于P0117、P0118和P0125。,下一页,上一页,图2-101 发动机冷却液温度传感器,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,6 进气歧管压力传感器,PCM接收来自进气歧管压力传感器的输入信号。该信号用于表示发动机启动时的大气压力，及发动机运转过程中的进气歧管压力值。进气歧管压力传感器安装于进气歧管上。该信号用于控制主油路压力、发动机的负荷及换挡时刻。,其信号特点是：, 当发动机不运转而点火开关位于RUN位置时，将显示大气压力值0。, 当发动机在低负荷下运转时进气歧管压力低，将显示低电压信号。, 当发动机在满负荷下运转时进气歧管压力高，将显示高电压信号。,下一页,上一页,第四节 上海通用液力自动变速器,7 车速传感器,车速传感器安装于变速器壳体延长局部的外侧，并利用电磁感应原理进行工作。因为齿盘与差速器/最终传动行星齿轮架总成相连接，所以，传感器可以监测变速器的输出转速。该信号用于控制换挡模式、主油路压力、TCC的结合和别离。,8 TFP手动换挡阀位置开关总成,PCM接收来自变速器油压手动换挡阀位置开关总成的输入信号，以确定变速器变速杆的位置。该开关总成安装于变速器内的阀体上，由三个常开D4、L0、R和三个常闭油压开关D3、D2、TCC组成，见图2-102。,下一页,上一页,图2-102 TFP手动换挡阀位置开关总成,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,9 变速器挡位开关总成,变速器挡位开关总成安装于变速器的顶部，并在换挡拉线旋转手动换挡轴时进行工作，见,图2-104,。,10 ABSTCC制动开关总成,PCM接收来自ABS/TCC制动开关总成的输入信号，以确定驾驶员已踏下制动踏板。该开关总成安装于车身仪表板下部，并固定在制动踏板支架上。当制动踏板未踏下时，TCC开关触点闭合以向PCM提供12 V的信号。当驾驶员踏下制动踏板时，TCC开关触点断开以向PCM提供0 V的信号。,下一页,上一页,图2-104 变速器挡位开关总成,返回,第四节 上海通用液力自动变速器,11 24X参考信号,发动机曲轴转角传感器安装在发动机前盖上，见图2-105。发动机点火控制模块ICM位于发动机顶部，并固定在与次级点火开关相连的点火线圈上，见图2-106。,12
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