汽车底盘电控技术第2章 电控液力自动变速器 2.1概述 1.自动变速器的特点 1）优点 （1）整车具有更好的驾驶性能： （2）良好的行驶性能： （3）较好的行车安全性： （4）降低废气排放： （5）故障自诊断： 2）缺点 （1）结构较复杂： （2）传动效率低： 第2章 电控液力自动变速器 2.自动变速器的分类 自动变速器有多种分类方式。 1)按驱动方式分类 按照汽车驱动方式的不同，可以分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器。 后驱动前驱动第2章 电控液力自动变速器 2)按前进挡的挡位数分类 按前进挡的挡位数不同，可以分为3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型轿车的自动变速器基本上都是4个前进挡，即没有超速挡。现在已经出现了5、6、7个前进挡的自动变速器。第2章 电控液力自动变速器 3)按齿轮变速器的类型分类 按齿轮变速器类型的不同，可以分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，被大多数轿车使用。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。 4)按控制方式分类 按控制方式不同，可以分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。 液力控制自动变速器通过机械方式，将汽车行驶时的车速和节气门位置开度两个参数变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行元件的动作，实现自动换挡，如图2-1所示。第2章 电控液力自动变速器图2-1 液压自动变速器控制过程第2章 电控液力自动变速器 电子控制自动变速器通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器油温等参数转变为电信号，并输入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、油压电磁阀再将ECU的电子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，控制换挡执行元件的动作，实现自动换挡，如图2-2所示。 图2-2 电控自动变速器控制过程常见自动变速器常见自动变速器第2章 电控液力自动变速器 3.自动变速器型号的含义 1）自动变速器型号代表的含义 （1）变速器的性质 字母“A”表示自动变速器，字母“M”表示手动变速器。 （2）自动变速器的生产厂家 例如，德国ZF公司生产的自动变速器，其型号前面大多标有“ZF”。 （3）驱动方式 一般用字母“F”表示前驱动，用字母“R”表示后驱动。第2章 电控液力自动变速器 （4）前进挡位数 表示自动变速器前进挡位的个数，用数字表示。 （5）控制类型 主要说明变速器的控制方式，包括电控、液控或电液控制。电控一般用字母“E”表示，液控一般用字母“L”表示，电液控制一般用字母“EH”表示。 （6）改进序号 自动变速器在原变速器基础上改进的顺序号。 （7）额定驱动转矩 在通用、宝马公司的自动变速器型号中有此参数。第2章 电控液力自动变速器 2）主要公司的自动变速器具体型号含义 （1）通用公司的自动变速器型号 该公司自动变速器的型号主要有4T60E、4L60E等。 左起第一位的阿拉伯数字表示前进挡的个数，“4”表示有4个前进挡。第二位的字母表示驱动方式，“T”表示自动变速器横置(Transverse)；第二位的字母为“L”的表示后驱动。第三位、第四位的数字“60”表示自动变速器的额定驱动转矩为60Nm。第五位的字母表示控制类型，“E”表示电子控制。 （2）宝马ZF4HP22-EH “ZF”表示德国ZF公司生产；“4”表示前进挡位的个数为4；“H”表示控制类型为液压控制；“P”表示齿轮类型为行星齿轮机构；数字“22”表示额定驱动转矩为22Nm；“EH”表示电液控制的类型。第2章 电控液力自动变速器 （3）丰田汽车自动变速器型号 型号中有两位数字的自动变速器 此类型号有：A40、A41、A55、A55F、A40D、A44DL等。 左起第一位字母“A”代表自动变速器。左起第一位数字表示汽车的驱动方式，若左起第一位数字分别为“1”、“2”、“5”，则表示该自动变速器为前驱动车辆用，即自动变速器内有主减速器与差速器。若左起第一位数字分别为“3”、“4”，则表示该自动变速器为后驱动车辆用。左起第二位数字代表生产序号。 数字后附字母的含义分别为：“H”或“F”表示该自动变速器用于四轮驱动车辆；“D”表示该自动变速器有超速挡；“L”表示该自动变速器有锁止离合器；“E”表示该自动变速器为电控式，同时带有锁止离合器；若无“E”，则表示该变速器为全液压控制自动变速器。第2章 电控液力自动变速器 型号中有三位数字的自动变速器 此类型号有：A130L、A240L、A440F、A340E、A340F、A141E、A241E、A540H等。 左起第一位字母“A”表示自动变速器，左起第一位数字以及后附字母的含义同上。左起第二位数字代表该自动变速器前进挡的个数。左起第三位数字代表生产序号。 注意：A340H、A340F、A540H型自动变速器型号后省略了“E”，均为带有锁止离合器的电控自动变速器；A241H、A440F、A45DF型自动变速器型号后省略了“L”，但都带有锁止离合器。第2章 电控液力自动变速器 4.自动变速器的挡位 自动变速器换挡元件有按钮式和拉杆式两种类型，驾驶员可以通过其换挡元件进行挡位选择。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，如图2-3所示。图2-3 换挡操纵手柄的位置（a）布置在转向柱上；（b）布置在驾驶室地板上第2章 电控液力自动变速器 自动变速器的换挡操纵手柄通常有47个位置，如本田车系有7个位置，分别为P、R、N、D4、D3、2、1；丰田车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、2、L，日产车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、2、l，如图2-4所示。 图2-4 换挡操纵手柄第2章 电控液力自动变速器 5.停车锁止机构 目前，大多数自动变速器都是通过锁止输出轴实现驻车（停车）。停车锁止机构的结构如图2-5（a）所示，主要由停车棘爪、停车齿圈和锁止杆等组成。 停车棘爪上制作有一个锁止凸齿，一端支承在变速器壳体的支承销上，且可以绕支承销转动。锁止杆的一端制作成直径大小不同的圆柱杆，如图2-5（b）所示，另一端经连杆机构与选挡操作手柄连接。图2-5 停车锁上机构（a）机构组成 （b）锁止杆结构1-锁止杆；2-停车棘爪；3-停车齿圈；4-复位卡簧第2章 电控液力自动变速器 2.2电控自动变速器的结构与工作原理电控自动变速器的结构与工作原理 电控自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行机构、液压控制系统和电子控制系统组成，如图2-6所示。图2-6 自动变速器的组成1-液力变矩器；2-油泵；3-油底壳；4-液压控制系统；5-输出轴；6-齿轮变速机构123456第2章 电控液力自动变速器 液力变矩器安装在发动机与变速器之间，将发动机转矩传给变速器输入轴。它相当于普通汽车上的离合器，但在传递力矩的方式上又不同于普通离合器。普通汽车离合器是靠摩擦传递力矩，而液力变矩器是靠液力来传递力矩，而且液力变矩器可改变发动机转矩，并能实现无级变速。 齿轮变速机构可以形成不同的传动比组合成电控自动变速器的挡位。目前大多数电控自动变速器采用行星齿轮机构，但也有少数车型采用普通齿轮机构。第2章 电控液力自动变速器 电控自动变速器的换挡执行机构，其功用与普通变速器的同步器有相似之处，但电控自动变速器的换挡执行机构受电液系统控制，而普通变速器的同步器由人工控制。电控自动变速器的换挡执行机构包括离合器、制动器、单向离合器三种。 电控自动变速器中的液压控制系统主要控制换挡执行机构的工作，由液压泵及各种液压控制阀和液压管路等组成。第2章 电控液力自动变速器 2.2.1液力变矩器液力变矩器 1. 液力偶合器的结构与工作原理 1）液力偶合器的结构组成 液力偶合器是一种液力传动装置，又称液力联轴器。在不考虑机械损失的情况下，输出力矩与输入力矩相等。它主要有两个方面的功能，一是防止发动机过载，二是调节工作机构的转速。其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成，如图2-7所示。图2-7 液力偶合器基本构造1-输入轴；2-壳体；3-泵轮；4-涡轮；5-输出轴图2-8 液力偶合器工作过程（a）两种旋转运动；（b）两种旋转运动合成1-泵轮；2-涡轮第2章 电控液力自动变速器 3）液力偶合器的传动效率 由于液体在液力偶合器中作循环流动时，没有受到任何其他附加外力，因此发动机作用于泵轮上的转矩与涡轮所接受并传给从动轴的转矩相等，液力偶合器只起传递转矩的作用，而不改变转矩的大小。 设泵轮转速为nB，涡轮转速为nw，为液力偶合器的转速比i，则偶合器的传动效率为 式中，是传动效率；PB是泵轮输入功率；Pw是涡轮输出功率；nB是泵轮输入转矩；nw是涡轮输出转矩。 图2-9 液力偶合器的特性曲线第2章 电控液力自动变速器 2.液力变矩器的结构与工作原理 1）液力变矩器的功用 液力变矩器位于发动机和变速器之间，以自动变速器油（ATF）为工作介质，主要完成以下功用： (1) 传递转矩。发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过自动变速器油传给液力变矩器的从动元件，最后传给变速器。 (2) 无级变速。根据工况不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。 (3) 自动离合。液力变矩器由于采用自动变速器油传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。 (4) 驱动油泵。自动变速器油在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵一般是由液力变矩器壳体驱动的。第2章 电控液力自动变速器 2)液力变矩器的组成 典型的液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成，如图2-10所示。它们是由铝合金精密铸造或用钢板冲压而成的，在环状壳体中径向排列着许多叶片。图2-10 液力变矩器的组成第2章 电控液力自动变速器 3)液力变矩器的工作原理 单击图片播放液力变矩器 图2-11 液力变矩器工作原理图(a)nw=0 (b)nw0第2章 电控液力自动变速器 4)液力变矩器的工作特性 （1）特性参数 描述液力变矩器的特性参数主要有转速比、泵轮转矩系数、变矩系数效率和穿透性等。 转速比：液力变矩器转速比iwB是涡轮转速nw(输出转速)与泵轮转速nB(输入转速)之比，用来描述液力变矩器的工况。其数学表达式为第2章 电控液力自动变速器 变矩系数K：液力变矩器变矩系数K是涡轮转速nw和泵轮转矩nB之比，用来描述液力变矩器改变输入转矩的能力。其数学表达式为第2章 电控液力自动变速器 效率：液力变矩器效率是涡轮轴输出功率Pw与泵轮轴输入功率PB之比。即第2章 电控液力自动变速器 穿透性：液力变矩器的穿透性是指变矩器和发动机共同工作时，在节气门开度不足的情况下，变矩器涡轮轴上的载荷变化对泵轮轴转矩和转速(即发动机工况)影响的性能。具体说：在上述情况下，若涡轮轴上的转矩和转速出现变化而发动机工况不变时，这种变矩器称为是不可透的；反之则称为可透的。汽车自动变速器上采用的液力变矩器是可透的，当涡轮轴因负荷增大而转速下降时，转速比随之下降而使发动机的负荷增大。 第2章 电控液力自动变速器 （2）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。第2章 电控液力自动变速器 3.液力变矩器的锁止机构 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，其结构如图2-13所示。锁止离合器的从动盘安装在涡轮轮毂花键上，主动部分压盘（包括传力盘和活塞）与泵轮固连。如果压力油经油道进入活塞左腔室，推动压盘右移压紧从动盘，离合器结合，泵轮与涡轮固连在一起，于是变矩器的输入轴与输出轴刚性连接。当活塞左腔室油压被卸除后，主、从动部分分离，锁止离合器解除锁止状态，变矩器恢复正常液力传动。当锁止离合器结合时，单向离合器脱开，导轮可在油液中自由旋转。1.1.锁止离合器式锁止离合器式图2-14 锁止离合器工作原理示意图(a) 锁止状态；(b)分离状态1涡轮轮毂 2变矩器壳体 3锁止活塞 4扭转减振器锁止离合器摩擦片、减振弹簧第2章 电控液力自动变速器 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如图2-15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，腹板上固定有若干摩擦片。当离合器处于分离状态时，腹板被弹簧拉向离合器中心。随着涡轮转速的升高，腹板在离心力的作用下外张，靠近变矩器壳。图2-15 离心式离合器式液力变矩器第2章 电控液力自动变速器 3)由行星齿轮机构锁止的液力变矩器 变矩器在三元件液力变矩器的基础上增加了一套行星齿轮机构，如图2-16。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。发动机的动力传递给行星架后，一部分经太阳轮传递给涡轮轴，另一部分经齿圈传递给泵轮，再由涡轮输出。 图2-16 行星齿轮机构锁止的液力变矩器1-泵轮：2-导轮；3-涡轮轴；4-太阳轮；5-行星架；6-齿圈；7-涡轮 2.2.2齿轮变速机构齿轮变速机构 齿轮变速机构分为平行轴式和行星齿轮式。 单击图片播放平行轴式单击图片播放平行轴式 单击图片播放行星齿轮式单击图片播放行星齿轮式第2章 电控液力自动变速器 2.2.2齿轮变速机构齿轮变速机构 3.行星齿轮变速机构 图2-21 行星齿轮机构组成1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星轮第2章 电控液力自动变速器 2)单排行星齿轮机构的运动规律 为分析单排行星齿轮机构的运动规律，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。：齿圈齿数Z2与太阳轮齿数Z1之比，即=Z2/Z1。 根据能量守恒定律，单排行星齿轮机构运动规律的特性方程式 第2章 电控液力自动变速器 单排行星齿轮机构具有两个自由度，因此没有固定的传动比，不能直接用于变速传动。为了组成具有一定传动比的传动机构，必须将太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动（即使该元件转速为0），或使其运动受一定的约束，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力，如图2-22所示。二、变速原理二、变速原理由运动规律方程式可见，固定三元件中的任意一个或两个由运动规律方程式可见，固定三元件中的任意一个或两个元件以及不固定任意元件。可实现八种不同档位的变化元件以及不固定任意元件。可实现八种不同档位的变化。1）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动 太阳轮带动行星太阳轮带动行星齿轮沿静止的齿圈齿轮沿静止的齿圈旋转，从而带动行旋转，从而带动行星架以较慢的速度星架以较慢的速度与太阳轮同向旋转，与太阳轮同向旋转，传动比为：传动比为：n i i1313=1 +=1 + 为前进降速挡，减为前进降速挡，减速相对较大。速相对较大。2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动 传动比为传动比为 ： i i3131=1/(1 +=1/(1 +) 为前进超速挡，为前进超速挡，增速相对较大。增速相对较大。 3 ）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动 传动比为：传动比为： i i2323=1+z=1+z2 2/z/z1 1 =1+1/=1+1/ 为前进降速挡，为前进降速挡，减速相对较小。减速相对较小。4）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动 传动比为：传动比为： i i3232=z=z2 2/(z/(z1 1+z+z2 2) ) = = /(1+)/(1+) 为前进超速挡，为前进超速挡，增速相对较小。增速相对较小。5）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动 行星架固定，行星行星架固定，行星齿轮只能自转，太阳齿轮只能自转，太阳轮经行星齿轮带动齿轮经行星齿轮带动齿圈旋转输出动力。齿圈旋转输出动力。齿圈的旋转方向与太阳圈的旋转方向与太阳轮相反。传动比为：轮相反。传动比为： i i1212=z=z2 2/z/z1 1=-=- 为倒挡减速挡。为倒挡减速挡。 6）行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动）行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动 行星架固定，行星行星架固定，行星齿轮只能自转，齿圈齿轮只能自转，齿圈经行星齿轮带动太阳经行星齿轮带动太阳轮旋转输出动力。太轮旋转输出动力。太阳轮的旋转方向与齿阳轮的旋转方向与齿圈相反，传动比为：圈相反，传动比为： i i2121=-z=-z1 1/z/z2 2 =-1/ =-1/ 为倒挡超速挡。为倒挡超速挡。 7 7）直接传动）直接传动 若三元件中的任两元件被连接在一起，则若三元件中的任两元件被连接在一起，则第三元件必然与这两者以相同的转速、相同的第三元件必然与这两者以相同的转速、相同的方向转动。方向转动。 8 8）自由转动）自由转动 若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构失去传动作用。此种状态相当于空挡。失去传动作用。此种状态相当于空挡。 行星齿轮机构的工作情况行星齿轮机构的工作情况 状状态态挡挡位位固定部件固定部件输入部件输入部件输出部件输出部件旋转方向旋转方向1 1降速挡降速挡齿圈齿圈太阳轮太阳轮行星架行星架相同方向相同方向2 2超速超速挡挡齿圈齿圈行星架行星架太阳轮太阳轮相同方向相同方向3 3降速降速挡挡太阳轮太阳轮齿圈齿圈行星架行星架相同方向相同方向4 4超速超速挡挡太阳轮太阳轮行星架行星架齿圈齿圈相同方向相同方向5 5倒倒挡挡位位（降速）（降速）行星架行星架太阳轮太阳轮齿圈齿圈相反方向相反方向6 6倒倒挡挡位位（超速）（超速）行星架行星架齿圈齿圈太阳轮太阳轮相反方向相反方向7 7直接直接挡挡没有没有任意两个任意两个第三元件第三元件同向同速同向同速8 8空空挡挡位位没有没有不定不定不定不定不转动不转动2-13 行星轮的受力情况n如右图所示，作用在太阳轮1上的力矩为： M1=F1R1n 作用在齿圈2上的力矩为: M2=F2R2n 作用在行星架3上的力矩为: M3=F3R3=-2F*R3 设齿圈齿数Z2与太阳轮齿数Z1之 比为 ，则 =Z2/Z1=R2/R1 R2= * R12-13 2-13 行星轮的受力情况行星轮的受力情况1 132式中：R1、R2分别为太阳轮和内齿圈的节圆半径； Z1 、Z2分别为太阳轮和内齿圈的齿数； R3太阳轮与行星轮的中心距 行星轮4的受力平衡条件可得: 因此太阳轮力矩、齿圈力矩行星架力矩分别为： （1）依能量守衡定律，齿圈和行星架三个部件上输入与输出代数和等于零。即： (2）式中n1、n2、n3分别为太阳轮、齿圈和行星架的转速 将上式代入 （1）得1 132第2章 电控液力自动变速器 2.2.3换挡执行机构换挡执行机构 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，离合器和制动器以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。第2章 电控液力自动变速器 1.多片离合器 1)多片离合器的结构 多片离合器是自动变速器中最重要的换挡执行元件之一，它既可以作为驱动元件，又可以作为锁止元件。离合器的作用是将变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接，或将行星排的某两个基本元件连接在一起，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，其结构如图2-23所示。换档执行机构换档执行机构离合器离合器 单击图片播放单击图片播放离合器片 图2-23 多片离合器图2-25 离合器安全阀的作用(a)安全阀关闭； (b)安全阀开启 (a)(b)第2章 电控液力自动变速器 2.制动器 制动器的作用是固定行星齿轮机构中的基本元件，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，如图2-26所示。换档执行机构换档执行机构制动器制动器图2-26 片式制动器第2章 电控液力自动变速器 其工作原理与湿式多片离合器基本相同，如图2-27所示，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，摩擦片则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。当液压缸中没有压力油时，制动毂可以自由旋转，当压力油进入制动器的液压缸，通过活塞将钢片和摩擦片压紧在一起，制动器毂以及与其相连的行星齿轮机构的某一元件被固定而不能旋转。图2-27 片式制动器工作原理示意图1-摩擦片；2-钢片；3-变速器壳体；4-活塞；5-油缸；6-制动器毂第2章 电控液力自动变速器 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。制动带是内表面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。按结构可以分为单边式和双边式制动带两种类型，如图2-28所示。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表面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。 单击图片播放单击图片播放图2-28 制动带(a)单边制动带； (b)双边制动带图2-29 直接作用式制动器 图2-30 间接作用式伺服装置第2章 电控液力自动变速器 3.单向离合器 滚子式单向离合器如图2-31所示，由滚子、弹簧、弹簧保持座和内、外座圈组成。外座圈的内表面制有若干偏心的弧形滚道，因此，由光滑的内座圈和外座圈构成的滚子滚道的宽度不均匀，滚子被弹簧压向小端。在外座圈固定的情况下，内座圈可沿顺时针方向旋转，带动滚子压缩弹簧，使其落入滚道大端。若内座圈沿逆时针方向旋转，滚子被带向滚道小端，内座圈卡住不能转动，单向离合器锁止。单向离合器换档执行机构换档执行机构单向离合器单向离合器图2-31 滚子式单向离合器1-外座圈；2-滚子；3-弹簧；4-弹簧保持座；5-内座圈单击播放单向离合器工作原理第2章 电控液力自动变速器 楔块式单向离合器如图2-32所示，内、外座圈组成的滚道宽度是均匀的，采用不均匀形状的楔块，楔块大端长度大于滚道宽度，在外座圈固定的情况下，内座圈可沿逆时针方向旋转，带动楔块顺时针方向转动。若楔块沿顺时针方向转动，楔块将被卡在内、外座圈之间，单向离合器内座圈锁止。图2-32 楔块式单向离合器(a)自由转动 (b)锁止1-外座圈；2-楔块；3-保持架；4-内座圈滚柱斜槽式离合器滚柱斜槽式离合器楔块式离合器楔块式离合器楔块式单向离合器楔块式单向离合器楔块式单向离合器楔块式单向离合器注意：楔块装反将使变速注意：楔块装反将使变速注意：楔块装反将使变速注意：楔块装反将使变速器不能正常工作。器不能正常工作。器不能正常工作。器不能正常工作。第2章 电控液力自动变速器 2.2.4组合式行星齿轮系统组合式行星齿轮系统 1.辛普森式行星齿轮系统 辛普森式行星齿轮系统是由辛普森式行星齿轮机构（如图2-33（a）和相应的换挡执行元件（如图2-33（b）组成的，目前大部分轿车自动变速器都采用这种行星齿轮变速器。辛普森式行星齿轮机构实物结构辛普森式行星齿轮机构实物结构图2-33 辛普森式行星齿轮系统(a)辛普森式行星齿轮机构 l-前齿圈；2-前行星轮；3-前行星架和后齿圈组件； 4-前、后太阳轮组件；5-后行星轮；6-后行星架 (b)辛普森式行星齿轮机构换挡执行元件 1-第一轴；2-前行星排；3-二挡制动器；4-低、倒挡制动器；5-单向离合器；6-第二轴；7-后行星排； 8-前进离合器；9-直接挡离合器图2-34 三挡行星齿轮机构C1-直接挡离合器；C2-前进挡离合器；B1-二挡制动器；B2-低、倒挡制动器；F-单向离合器表2-1 执行元件的工作情况表 第2章 电控液力自动变速器 2.拉维娜式行星齿轮系统 典型的三挡拉维娜是行星齿轮系统采用双行星排组合，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组成一个单行星排，如图2-35（a）所示。其具有四个独立元件：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。 拉维娜行星齿轮系统拉维娜行星齿轮系统n 拉维娜式齿轮机构有一些胜过辛普森式齿轮机构的优点。主要是结构紧凑，由于相互啮合的齿数较多，因此传递的扭矩较大。缺点是结构较复杂。在三菱、现代、帕萨特B5、奥迪A6上广泛应用。 图2-35 拉维娜式行星齿轮系统(a)(b)(a)拉维娜式行星齿轮机构-小太阳轮；2-大太阳轮；3-行星架；4-短行星轮； 5-长行星轮；6-齿圈 (b)拉维娜式行星齿轮机构换挡执行元件C1-前进挡离合器；C2-直接挡离合器；B2-低、倒挡制动器；B1-二挡制动器；F-单向离合器；表2-2 执行元件工作情况第2章 电控液力自动变速器 3. 丰田A341E自动变速器动力传递路线分析 1）A341E型自动变速器行星齿轮机构结构 A341E型自动变速器行星齿轮机构的结构如图2-36所示。C0-超速离合器，联接太阳轮和行星架；C1-前进离合器，联接输入轴和前齿圈；C2-高、倒挡离合器（直接挡离合器），联接输入轴和太阳轮；B1-2挡滑行制动器，直接制动太阳轮；B2-制动单向离合器F1的外圈，直接制动太阳轮；B3-低、倒挡制动器，制动后行星架；F0-超速单向离合器，行星架顺锁太阳轮；F1-单向离合器，逆锁太阳轮；F2 -单向离合器，逆锁行星架。齿轮传动机构齿轮传动机构行星齿轮机构行星齿轮机构（辛普森式）（辛普森式）A340EA340E自动变速器自动变速器A341E行星齿轮变速机构图2-36 A341E型自动变速器行星齿轮机构的结构1超速（OD）行星排行星架；2超速（OD）行星排行星轮；3超速（OD）行星排齿圈；4前行星排行星架；5前行星排行星轮；6后行星排行星架；7后行星排行星轮；8输出轴；9后行星排齿圈；10前后行星排太阳轮；11前行星排齿圈；12中间轴；13超速（OD）行星排太阳轮；14输入轴；C0超速挡（OD）离合器；C1前进挡离合器；C2直接挡、倒挡离合器；B0超速挡（OD）制动器；B1二挡滑行制动器；B2二挡制动器；B3低、倒挡离合器；F0超速挡（OD）单向离合器；F1二挡（一号）单向离合器；F2低挡（二号）单向离合器表2-3 A341E变速器的换挡执行元件工作表(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)图2-37 A341E自动变速器的传动路线单向离合器的作用1)保证换档平顺、档位干涉保证换档平顺、档位干涉nB2上的F1，如无F1，当3档降为2档时C2释放早于B2接合，则有空档出现。如B2结合早于C2释放则三档未脱开而挂了二档，干涉，但C2放开后F1对太阳轮逆向自然锁止，则不干涉，但有了F1、B2对太阳轮顺向无制动，则只能再加B1，B3并F2，2档降为1档时F2自然锁止，如B3作用同样有干涉或空档。n但B1、B3都是在2-2，L-1起作用无升降之忧nF0 B0早于C0放开前结合，干涉，B0晚于C0空档nC0放开B0未结合时，太阳轮试图顺转被锁，防止出现空档n如齿圈速度高于行星架（发动机制动）且B0未制动（在四档）以外的1、2、3三个档C0打滑 单向离合器的作用2) D位1、2档，无发动机制动的目的:如有松油门时发动机速度低于车轮全有强行制动，类似刹车，但如有单向离合器，则为空档，离合器、制动器磨损小。n D位4、3有制动作用，高速平路滑行制动n对于自动变速器的车不能从D位4档、3档直接将手动杆搬至L位的原因：（应逐渐从高档降至低档）n 高速时由D-L位，为强制低档，车速飞降，力反传曲轴，强大惯性力作用于活塞，接近于刹车，离合器、制动器因传力过大打滑，产生磨损严重，（油温升高）nB2 三档也接合的目的是 C2放开进入3-2时会空档n通常只利用L位和S（2位2档）产生发动机制动第2章 电控液力自动变速器 4.大众01M 型自动变速器动力传递路线分析 1）基本结构 01M 型自动变速器的基本结构主要由液力元件、控制机构、变速机构、主传动机构、变速器壳体及相关部件等五部分组成。 液力元件包括液力变矩器、油泵等，用于动力传递和提供液压元件的动力源。 控制机构采用电、液混合控制技术，电控部分包括电子控制单元J217及相应的传感器、执行元件，液控部分包括滑阀箱及换挡执行元件。 变速机构主要由拉维娜式行星齿轮机构组成，前排为单级结构，后排为双级结构。2 个太阳轮独立运动，共用行星架和齿圈，齿圈为动力输出端。通过对大、小太阳轮及行星架的不同驱动及制动组合，组成4个前进挡和1 个倒挡。第2章 电控液力自动变速器 2）动力传动路线 如图2-38所示，大众01M 型自动变速器采用拉维娜式行星齿轮机构，是一种双排单、双级复合式行星齿轮机构，其前排为单级结构，后排为双级结构，前、后排共用1个齿圈和1个行星架。在行星架上，外行星齿轮为长行星轮，与前排大太阳轮啮合；内行星齿轮为短行星轮，与后排小太阳轮和长行星轮同时啮合。2个太阳轮能独立旋转，齿圈为动力输出端。通过对大、小太阳轮及行星架的不同驱动和制动组合，组成4个前进挡和1个倒挡。 离合器K0-单向锁止导轮；离合器K1-驱动小太阳轮；离合器K2-驱动大太阳轮；离合器K3-驱动行星架；制动器B1-制动行星架；制动器B2-制动大太阳轮；单向离合器F-单向制动行星架。图2-38 01M 型自动变速器结构 表2-4 01M 型自动变速器各挡位执行元件的作用K1K2K3B1B2FPRND1D2D3D421221图2-39 D 位1挡动力传动路线图2-40 D 位2挡动力传动路线图2-41 D 位3挡动力传动路线图2-42 D 位4挡动力传动路线图2-43 1 位1挡动力传动路线图2-44 R位动力传动路线第2章 电控液力自动变速器 5.BAYA&MAYA自动变速器动力传递路线分析 1）基本结构 BAYA&MAYA自动变速器基本结构如图2-45所示。 变速器主轴由变矩器驱动，在主轴上装有4挡和5挡离合器以及4挡、5挡、倒挡齿轮(倒挡齿轮与4挡齿轮制为一体)和惰轮。副轴上装有主减速器驱动齿轮及1挡、2挡、3挡、4挡、5挡、倒挡、驻车挡齿轮和3挡离合器。第二轴上装有1挡、2挡离合器和1挡、2挡齿轮、单向离合器及惰轮。副轴5挡齿轮及倒挡齿轮可以锁止在副轴中部，工作时是锁止5挡齿轮还是倒挡齿轮则取决于接合套的移动方式。主轴和第二轴上的齿轮与副轴上的齿轮保持常啮合状态， 当通过控制系统使变速器中某一组齿轮实现啮合时，动力将从主轴经过第二轴传递到副轴，并由副轴输出。图2-45 BAYA&MAYA自动变速器动力传递路线图2-46 D位1挡动力传递路线图2-47 1位1挡动力传递路线图2-48 2挡动力传递路线图2-49 3挡动力传递路线图2-50 4挡动力传递路线图2-51 5挡动力传递路线图2-52 R挡动力传递路线第2章 电控液力自动变速器 2.2.5液压控制系统液压控制系统 自动变速器的自动控制是靠液压控制系统完成的。液压控制系统由动力源、执行机构和控制机构三部分组成，主要元件如图2-53所示。 动力源是由液力变矩器泵轮驱动的液压泵，除了向控制机构、执行机构供给压力油实现换挡外，还向液力变矩器提供冷却补偿油，向行星齿轮变速器提供润滑油。 执行机构包括各离合器、制动器的液压缸。其功用是在控制油压的作用下实现离合器的接合和分离、制动器的制动和松开动作，以便得到相应的挡位。 控制机构包括阀体和各种阀，主要有主调压阀、副调压阀、手动阀、换挡阀、节气门阀、速控阀（调速器）、强制降挡阀等。图2-53 液压控制系统的基本组成液压操纵系统(油泵) 单击图片播放单击图片播放A341EA341E液压控制阀板液压控制阀板第2章 电控液力自动变速器 1.动力源 动力源是被液力变矩器泵轮驱动的液压泵。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。其类型主要有齿轮泵、转子泵和叶片泵，如图2-54所示。三种泵的共同特点是：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。油泵类型及结构叶叶片片泵泵内内齿齿泵泵转转子子泵泵图2-54 液压泵齿轮式油泵齿轮式油泵 2 转子泵转子泵外外转子转子内转子内转子 吸吸油区油区 转子泵转子泵 * *内转子由变矩器驱动，内转子由变矩器驱动， 外转子由内转子驱动。外转子由内转子驱动。 转子泵的内转子齿转子泵的内转子齿数比外转子少数比外转子少 一个。当一个。当两转子顺时针啮合转动两转子顺时针啮合转动时，左侧部分齿间容积时，左侧部分齿间容积增大，形成吸油区，而增大，形成吸油区，而右侧部分容积变小，形右侧部分容积变小，形成压油区。成压油区。转子式油泵转子式油泵 3 叶片泵叶片泵腔室腔室转子转子定子定子叶片叶片叶片泵叶片泵 叶片泵由转子、定子、叶片泵由转子、定子、叶片和油泵体组成。相邻叶片和油泵体组成。相邻叶片间形成密闭的腔室，叶片间形成密闭的腔室，随转动方向腔室容积不断随转动方向腔室容积不断变化，逐渐增大的形成吸变化，逐渐增大的形成吸油区，逐渐减小的形成压油区，逐渐减小的形成压油区。油区。叶片式油泵叶片式油泵1 1、油箱：总体式、分离式、油箱：总体式、分离式 工作要求：密封性好、油面高度合适工作要求：密封性好、油面高度合适2 2、滤清器、滤清器 1 1）粗滤器）粗滤器 80-11080-110微米微米 2 2）精滤器）精滤器 4040微米微米 3 3）阀前专用滤清器）阀前专用滤清器动力源-油泵及辅助装置二、 辅助装置第2章 电控液力自动变速器 2.控制机构的结构和工作原理 控制机构主要包括主油路系统、换挡信号系统、换挡阀系统和缓冲安全系统。根据其换挡信号系统和换挡阀系统采用的控制方式，可将控制机构分为液控式和电控式两种。 1)主油路系统 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。因此在主油路系统中必须设置主油路调压阀，其作用是将液压泵输出压力精确调节到所需值后再输入主油路。主油路系统在不同工况、不同挡位时，具有不同油压的要求：第2章 电控液力自动变速器 油门开度较小时，自动变速器所传递的转矩较小，执行机构中的离合器、制动器不易打滑，主油路压力可以降低。当发动机油门开度较大时，因传递的转矩增大，为防止离合器、制动器打滑，主油路压力要升高。 汽车在低速挡行驶时，所传递的转矩较大，主油路压力要高。而在高速挡行驶时，自动变速器传递的转矩较小，可以降低主油路油压，以减少液压泵运转阻力。 倒挡的使用时间较少，为减小自动变速器尺寸，倒挡执行机构做得较小。为避免出现打滑，需提高操纵油压。 第2章 电控液力自动变速器 （1）主调压阀 主调压阀通常采用阶梯型滑阀，如图2-55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；下端则受到柱塞下部C处来自调压电磁阀所控制的节气门油压作用，以及调压弹簧的作用力。共同作用的平衡，决定了阀体所处的位置。图2-55 主调压阀图图2-55 主调压阀主调压阀第2章 电控液力自动变速器 （2）次调压阀 次调压阀由阀体和调压弹簧组成，如图2-56。其作用是调节液力变扭器油压和润滑油压。图2-56 次调压阀第2章 电控液力自动变速器 2)换挡信号系统 给自动变速器提供换挡操作的有两个换挡信号：发动机负荷与车速。在液力自动变速器的液压控制系统中这两个信号分别由节气门阀和离心调速阀提供。 (1)节气门阀 节气门阀受发动机加速踏板的控制，随节气门开度大小（即发动机负荷大小）而改变其输出油压力，输出油压的高低是自动换挡的一个信号。根据输入方式的不同，节气门阀 分为机械式和真空式两种。图2-57 机械式节气门阀图2-58 真空式节气门阀1-真空气室；2-弹簧；3-膜片；4-推杆；5-滑阀；A-主油压；B-节气门油压；C-泄油口；D-真空口第2章 电控液力自动变速器 (2) 离心调速阀 离心调速阀也被称作离心调速器，或称速控阀，其作用是为自动变速器换挡阀提供一个随车速大小而变化的控制油压。离心调速阀通常都装在变速器的输出轴上，由输出轴直接或间接驱动。离心调速阀有两种：普通复合式双级调速阀和中间传动复合式双级调速阀。 普通复合式双级调速阀如图2-59所示，通常装在变速器的输出轴上，由输出轴直接驱动。 当自动变速器输出轴不转动时，速控阀无速控油压输出，如图2-59（a）。当自动变速器输出轴转动时，速控阀输出油压的高低与车速相对应，如图2-59（b）。车速低，速控阀输出的油压低；车速高，速控阀输出的油压高。图2-59 离心调速阀（a）自动变速器输出轴不转动；（b）自动变速器输出轴转动第2章 电控液力自动变速器 3)换挡阀系统 换挡阀的功用是根据换挡控制信号或油压切换挡位油路，以实现两个挡位的转换。换挡阀直接与换挡控制元件（离合器、制动器）相通。当换挡阀动作后，会切换相应的油道以便给相应挡位的离合器和制动器供油，得到所需要的挡位。换挡阀的数量与自动变速器前进挡的个数有关。一般四挡自动变速器需要三个换挡阀，即1-2挡换挡阀、2-3挡换挡阀和3-4挡换挡阀。 换挡阀系统主要由手动阀、换挡阀和强制低挡阀组成。图2-60 自动变速器手动阀图2-61 2-3挡换挡阀（a）二挡时；（b）三挡时图2-62 电控换挡阀图2-63 强制降挡阀（a）由节气门拉索控制；（b）由电磁阀控制1-节气门拉索；2-节气门阀凸轮；3-强制降挡阀；4-加速踏板；5-强制降挡开关；6-强制降挡电磁阀；7-阀杆；8-阀芯；9-弹簧；A-通主油道；B-通换挡阀。第2章 电控液力自动变速器 2）锁止阀 锁止阀结构如图2-68。当锁止电磁阀未通电时，主油路压力油经油道1作用在锁止阀上端，且锁止阀下端没有来自锁止信号阀的压力油，因而锁止阀工作在下位，来自次调压阀的压力油经油道9和油道4流向液力变扭器的活塞端，变矩器叶轮端压力油经油道5和油道6流向散热器，即变矩器活塞端进油，叶轮端回油，锁止离合器处于分离状态。当自动变速器升入2挡，且车速升高到规定值以后，ECU控制锁止电磁阀通电，锁止阀上端泄油，且锁止信号阀动作，压力油经油道7作用在锁止阀下端，推动锁止阀上移，油道9与油道5连通，来自次调压阀的压力油经油道5流向变矩器叶轮端（同时有部分压力油经节流小孔流向散热器冷却），活塞端压力油经油道4和油道10回油，即变矩器叶轮端进油，活塞端回油，锁止离合器接合，自动变速器处于闭锁状态。51234678图2-67 锁止信号阀 1-来自主油路；2、5-泄油；3-来自1-2挡换挡阀 （升入二挡后）；4-弹簧；6-锁止信号阀阀体；7-流向锁止阀（下端）；8-通锁止电磁阀 图2-68 锁止阀1-来自主油路（通锁止电磁阀）；2-泄油；3-弹簧；4-通变扭器活塞端；5通变扭器叶轮端； 6-通散热器；7-来自锁止信号阀；8-锁止阀阀体；9-来自次调压阀；10-回油；11-套筒；12-柱塞第2章 电控液力自动变速器 4.液力自动变速器的控制原理 1）换挡信号的采集和处理 无论是液控或电控自动变速器在执行挡位变化之前，都要获得一些重要的信号，如图2-69所示。图2-70 液压控制原理A341EA341E液压控制阀板液压控制阀板第2章 电控液力自动变速器 2.2.6电子控制系统电子控制系统 自动变速器的电子控制系统包括传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分，其组成框图如图2-71所示。第2章 电控液力自动变速器 传感器部分主要包括节气门位置传感器、车速传感器、发动机转速传感器、输入轴转速传感器、冷却水温传感器、变速器油温传感器、空挡起动开关、强制降挡开关、制动灯开关、模式选择开关、OD开关等。 执行器部分主要包括各种电磁阀和故障指示灯等。 ECU主要完成换挡控制、锁止离合器控制、油压控制、失效保护和故障诊断等功能。第2章 电控液力自动变速器 1.输入信号 1)节气门位置传感器 节气门位置传感器有多种类型，装用自动变速器的汽车通常采用线性可变电阻型的节气门位置传感器。这种节气门位置传感器由一个线性电位计和一个怠速开关组成，如图2-72。节气门轴带动线性电位计及怠速开关的滑动触点。节气门关闭时，怠速开关接通；节气门开启时，怠速开关断开。当节气门处于不同位置时，电位计的电阻也不同。这样，节气门开度的变化被转变为电阻或电压信号输送给ECU。ECU通过节气门传感器可以获得表示节气门所有开启角度的连续变化的模拟信号以及节气门开度的变化速率，以作为其控制不同行驶条件挡位变换的主要依据。图2-72 节气门位置传感器1-怠速开关滑动触点；2-线性电位计滑动触点；A-基准电压；B-节气门开度信号；C-怠速信号；D接地第2章 电控液力自动变速器 2)车速传感器 常用的车速传感器有电磁式、舌簧开关式、光电式三种形式。一般自动变速器装有两个车速传感器，分别为1号和2号传感器。2号车速传感器一般为电磁式的，它装在变速器输出轴附近的壳体上，为主车速传感器。1号车速传感器一般为舌簧开关式的，为副车速传感器，它装在车速表的转子附近，负责车速的传输，它同时也是2号车速传感器的备用件，当2号车速传感器失效后，由1号车速传感器代替工作。图2-73 电磁式车速传感器工作原理第2章 电控液力自动变速器 3)输入轴转速传感器 输入轴转速传感器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，以更精确地控制换挡过程。它还作为变矩器涡轮的转速信号，与发动机转速即变矩器泵轮转速进行比较，计算变矩器的转速比，以优化锁止离合器的控制过程，减小换挡冲击，改善汽车的行驶平顺性。 4)变速器油温传感器 油温传感器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的液压油的温度，以作为ECU进行换挡控制、油压控制和锁止离合器控制的依据。液压油温度传感器内部是一个半导体热敏电阻，它具有负温度电阻系数，温度越高，电阻越低。ECU根据其电阻的变化测出自动变速器的液压油的温度。第2章 电控液力自动变速器 5）水温传感器 水温传感器的信号不仅用于发动机的控制，还用于自动变速器的控制。当发动机冷却液温度低于设定温度（如60），发动机ECU会发送一个信号给自动变速器ECU，以防止自动变速器换入超速挡，同时锁止离合器也不能工作。当发动机冷却液温度过高时，自动变速器ECU会使锁止离合器工作以帮助发动机降低冷却液的温度，防止变速器过热。 如果水温传感器故障，发动机ECU会自动将冷却液温度设定为80，以便发动机和自动变速器工作。第2章 电控液力自动变速器 6)超速挡开关 超速挡开关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。如果超速挡开关打开，变速器操纵手柄又处于“D”位，则自动变速器随着车速的提高而升挡时，可升到最高挡（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次高挡。 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。当超速挡开关打开时，“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。第2章 电控液力自动变速器 7)模式选择开关 (1)经济模式（Economy）：该模式以汽车获得最佳燃油经济性为目标设计换挡规律。发动机转速相对较低时会换入高挡，即提前升挡，延迟降挡。 (2)动力模式（Power）：该模式以汽车获得最大动力性为目标设计换挡规律。发动机经常处在大转矩、大功率范围内运行，提高了汽车的动力性能和爬坡能力。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。 (3)普通模式（Normal）：普通模式的换挡规律介于经济模式与动力模式之间，它使汽车即保证了一定的动力性，又有较好的燃油经济性。 (4)手动模式（Manual）：该模式让驾驶员可在1至4挡之间以手动方式选择合适的挡位，使汽车像手动变速器一样行驶，而又不必像手动变速器那样换挡时必须踩离合器踏板。第2章 电控液力自动变速器 8)空挡起动开关 空挡起动开关有两个功用，一是给自动变速器ECU提供挡位信息，二是保证只有选挡杆置于P或N位才能起动发动机。 如图2-74所示，当选挡杆置于不同的挡位时，仪表盘上相应的挡位指示灯会点亮。当ECU的端子N、2或L与端子E接通时，ECU便分别确定变速器位于N、2或L位；否则，ECU便确定变速器位于D位。只有当选挡杆置于P或N位时，端子B与NB接通，才能给起动机通电，使发动机起动。图2-74 空挡起动开关线路图第2章 电控液力自动变速器 8)制动灯开关 如图2-75所示，制动灯开关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。图2-75 制动灯开关线路图第2章 电控液力自动变速器 2.输出装置 电控自动变速器中典型的输出装置是电磁阀。 1）电磁阀的分类 电磁阀是电子控制系统的执行元件，按其作用可以分为换挡电磁阀、锁止电磁阀和调压电磁阀。 （1）换挡电磁阀 如图2-76，电磁阀采用球阀结构。当螺旋线圈通电时，电流产生磁力场，强制中央的柱塞克服弹簧力，向右移动，迫使钢球位于阀座上，使阀门关闭，这样控制口油压和回油隔离。当电磁阀断电时，弹簧力强制中央的柱塞回到左侧的位置，钢球脱离阀座，控制口油压和回油口相通，控制口处于卸压状态。通过两位两通电磁阀的通断电的变化，就能实现换挡阀位置变化，从而实现挡位的升降。目前大部分的电控变速器的换挡电磁阀都采用这种结构。图2-76 换挡电磁阀的结构第2章 电控液力自动变速器 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控制换挡闭的工作；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控制换挡阀的工作。加压控制方式的工作原理如图2-77所示，压力油经电磁阀后通至换挡阀的左端。当电磁阀关闭时，没有油压作用在换挡阀左端，换挡阀在右端弹簧力的作用下移向左端（图2-77(a)）；当电磁阀开启时，压力油作用在换挡阀左端，使换挡阀克服弹簧力右移（图2-77(b)），从而改变油路，实现挡位变换。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。图2-77 电液控制系统换挡阀的工作原理 (a)电磁阀关闭 (b)电磁阀开启第2章 电控液力自动变速器 （2）压力控制电磁阀 压力控制电磁阀是一种精确的电子压力调节器，如图2-78所示。它根据流经螺旋线圈的电流大小控制变速器的主回路油压。当电流增大时，由线圈产生的磁力场推动柱塞克服弹簧力进一步离开泄油口。通过增大电流，增大泄油口的开度，减小调节后的输出油压。图2-78 压力控制电磁阀第2章 电控液力自动变速器 （3）变速器锁止离合器（TCC）占空比电磁阀 图2-79是变矩器锁止离合器占空比电磁阀的结构，其结构和工作原理和换挡电磁阀类似，都属于两位两通电磁阀。但它们之间还存在区别：换挡电磁阀是常开的两位两通阀，而该电磁阀是常闭的两位两通阀，即电磁阀通电时，控制口油压和泄油口相通，处于卸压状态。另外，换挡电磁阀的通断电的作用时间较长，只要汽车挡位没有变化，换挡电磁阀的通断电状态同样没有变化。但是变矩器锁止离合器的占空比电磁阀工作状态却不同，它接收的是一种周期变化的信号。当断电时，和泄油口隔离，控制油压比较高。当通电时，和泄油口相通，控制油压又迅速下降。由于电磁阀的通断电都是在瞬间完成的，因此通过改变负占空比的不同比率，实现控制口不同油压的调节。图2-79 变矩器锁止离合器占空比电磁阀第2章 电控液力自动变速器 3.ECU 电子控制自动变速器可以与发动机电子燃油喷射系统共用1个ECU，也可以使用独立的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部分组成。接收器接收各输入装置的输出信号，并对其放大或调制；控制器将这些信号与内存中的数据进行对比，根据对比结果做出是否换挡等决定，再由输出装置将控制信号输送给电磁阀。第2章 电控液力自动变速器 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 5)自动模式选择控制 6)发动机制动作用控制 7）失效保护 （1）提供最大的主回路油压 （2）传感器出现故障 （3）执行器出现故障 8）故障的自诊断一、换挡规律一、换挡规律一、换挡规律一、换挡规律 图示图示图示图示升档和降档车速不同，升档车速高于降档车速。升档和降档车速不同，升档车速高于降档车速。升档和降档车速不同，升档车速高于降档车速。升档和降档车速不同，升档车速高于降档车速。降档速差，降档点低于升档点（必要条件）降档速差，降档点低于升档点（必要条件）降档速差，降档点低于升档点（必要条件）降档速差，降档点低于升档点（必要条件）思考：升降档点重合在一条曲线上，有何现象思考：升降档点重合在一条曲线上，有何现象思考：升降档点重合在一条曲线上，有何现象思考：升降档点重合在一条曲线上，有何现象？可干预换挡：在换挡速差分布区里，可干预换挡：在换挡速差分布区里，可干预换挡：在换挡速差分布区里，可干预换挡：在换挡速差分布区里，松油门，提前升档；急踩油门，提前降档松油门，提前升档；急踩油门，提前降档松油门，提前升档；急踩油门，提前降档松油门，提前升档；急踩油门，提前降档n n二、换挡规律类型二、换挡规律类型n n 1 1 1 1、单参数等速差换挡：与节气门开度无关，适、单参数等速差换挡：与节气门开度无关，适、单参数等速差换挡：与节气门开度无关，适、单参数等速差换挡：与节气门开度无关，适用于行驶阻力不大的车型用于行驶阻力不大的车型用于行驶阻力不大的车型用于行驶阻力不大的车型2 2 2 2、发散型换挡规律：降档速差随油门开度增大、发散型换挡规律：降档速差随油门开度增大、发散型换挡规律：降档速差随油门开度增大、发散型换挡规律：降档速差随油门开度增大而增大，呈发散形分布而增大，呈发散形分布而增大，呈发散形分布而增大，呈发散形分布适用于行驶阻力不大、小油门工作的车型适用于行驶阻力不大、小油门工作的车型适用于行驶阻力不大、小油门工作的车型适用于行驶阻力不大、小油门工作的车型3 3 3 3、收敛、收敛、收敛、收敛型型型型换挡规律：降档速差随油门开度增大换挡规律：降档速差随油门开度增大换挡规律：降档速差随油门开度增大换挡规律：降档速差随油门开度增大而减小。适用于重型车而减小。适用于重型车而减小。适用于重型车而减小。适用于重型车4 4 4 4、组合型、组合型、组合型、组合型第2章 电控液力自动变速器 3.自动变速器的试验 1）道路试验 道路试验是诊断、分析自动变速器故障最有效的手段之一。此外，自动变速器在修复之后，也应进行道路试验，以检查其工作性能，检验检修质量。自动变速器的道路试验内容主要有：检查换挡车速、换挡质量以及检查换挡执行元件有无打滑等。在道路试验之前，应先让汽车以中低速行驶510min，让发动机和自动变速器都达到正常工作温度。在试验中，通常应将OD开关置于ON的位置(即OD OFF熄灭)，并将模式选择开关置于常规模式或经济模式。 第2章 电控液力自动变速器 2）失速试验 （1）失速试验的作用 检查液力变矩器各部件性能是否良好。例如：泵轮与涡轮之间的液流传动性能，导轮的液流传导性能，导轮单向离合器能否良好可靠地锁止导轮及准确释放导轮等。 检查自动变速器内部行星齿轮机构、换挡执行传动机构是否工作正常。例如：齿轮传动机构是否完好，检测离合器和制动器摩擦元件间承受大扭矩而不打滑的能力。 发动机的输出功率是否正常。 辅助其他试验或结合其他试验进行故障诊断。第2章 电控液力自动变速器 3）时滞试验 （1）试验操作方法 在变速器油温正常后，将汽车停在平地上，拉好驻车制动器，在N挡时起动发动机。踩住制动踏板，将选挡手柄推入R挡或D挡的瞬间按下秒表开始计时，直至感觉有振动感的瞬间按下秒表终止计时。然后再将选挡手柄置于N挡，放松制动踏板。由于在操作时会因秒表按下的快慢而影响计时的准确性，因此在操作时需多次测试，最后取平均值。 各种自动变速器的时滞时间有所不同，但一般都在12s这个范围内，新型电控液动变速器的时滞时间可能性会稍短些。一般R位较D位的时滞时间长0.30.5s，因为在液压操作系统中倒挡油压较高，为了避免较大振动，蓄压器等缓冲装置要求油压上升更缓慢些；另外，低倒挡制动器的摩擦片较多，制动器间隙也较大，因此活塞的行程也较长，液压缸容积变化较大，致使时滞时间较D位长。第2章 电控液力自动变速器 6.自动变速器典型故障的诊断与排除 1）汽车不能行驶故障的诊断 （1）故障现象 无论操纵手柄位于倒挡、前进挡或前进低挡，汽车都不能行驶； 冷车起动后汽车能行驶一小段路程，但热车状态下汽车不能行驶。 （2）故障原因 自动变速器油底渗漏，液压油全部漏光。 操纵手柄和手动阀摇臂之间的连杆或拉索松脱，手动阀保持在空挡或停车挡位置。 油泵进油滤网堵塞。 主油路严重泄漏。 油泵损坏。 （3）故障诊断流程 汽车不能行驶的故障诊断与排除程序如图2-83。图2-83 不能行驶故障排除流程图第2章 电控液力自动变速器 2）自动变速器打滑故障的诊断 （1）故障现象 起步时踩下油门踏板，发动机转速很快升高但车速升高缓慢。 行驶中踩下油门踏板加速时，发动机转速升高但车速没有很快提高。 平路行驶基本正常，但上坡无力，且发动机转速很高。图2-84 自动变速器打滑故障排除流程图第2章 电控液力自动变速器 3）升挡过迟故障的诊断 （1）故障现象 在汽车行驶中，升挡车速明显高于标准值，升挡前发动机转速偏高。 必须采用松油门提前升挡的操作方法，才能使自动变速器升入高挡或超速挡。 （2）故障原因 节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。 调速器卡滞。 调速器弹簧预紧力过大。 调速器壳体螺栓松动或输出轴上的调速器进出油孔处的密封环磨损，导致调速器油路泄漏。 真空式节气门阀推杆调整不当。 真空式节气门阀的真空软管破裂或真空膜片室漏气。 主油路油压或节气门油压太高。 强制降挡开关短路。 ECU或传感器有故障。 （3）故障诊断流程 自动变速器升挡过迟的故障诊断与排除程序如图2-85。图2-85 升挡过迟故障排除流程图图2-86 不能升挡故障排除流程图图2-87 无超速挡故障排除流程图图2-88 无前进挡故障排除流程图图2-89 频繁跳挡故障排除流程图图2-90 挂挡后发动机怠速易熄火故障排除流程图图2-91 无发动机制动故障排除流程图 图2-92 不能强制降挡故障排除流程图图2-93 无锁止故障诊断排除流程图 图2-94 液压油易变质故障排除流程图