自動(dòng)變速器電控系統(tǒng).doc

電子控制系統(tǒng)20世紀(jì)70年代末，電子控制技術(shù)開始應(yīng)用于自動(dòng)變速器，并隨著電子技術(shù)發(fā)展而普及，現(xiàn)在幾乎所有的轎車自動(dòng)變速器都采用了電子 控制系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)能按汽車行駛的需要選擇相應(yīng)的檔位，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更合理的控制，獲得更理想的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，并可簡(jiǎn)化液壓控制系統(tǒng)。 提高控制精度和反應(yīng)速度，容易實(shí)現(xiàn)整車控制。它由電子控制裝置和閥板總成兩部分組成。 一、 電子控制裝置電子控制裝置由傳感 器、控制開關(guān)、執(zhí)行器及電子控制單元（ECU）等組成。電子控制單元（ECU）根據(jù)傳感器檢測(cè)所得節(jié)氣門開度、車速、油溫等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，以及各 種控制開關(guān)來(lái)的當(dāng)前狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算比較和分析后按設(shè)定的程序，向各個(gè)執(zhí)行器發(fā)出指令，以操縱閥板總成中各種控制閥的工作，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)變速器的控 制。如圖 1、傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理節(jié)氣門位置傳感器 用以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度的大小，是自動(dòng)變速器檔位控制的一個(gè)重要依據(jù)。如圖為自動(dòng)變速器通常采用的線性節(jié)氣門位置傳感器。它由一個(gè)線性電位計(jì)和一個(gè)怠速開關(guān)組成。 節(jié)氣門軸帶動(dòng)線性電位計(jì)和怠速開關(guān)的滑動(dòng)開關(guān)的滑動(dòng)觸點(diǎn)。節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，怠速開關(guān)接通：節(jié)氣門開啟時(shí)，怠速開關(guān)斷開。當(dāng)節(jié)氣門開度不同時(shí)。電位計(jì)電阻不 同，這樣節(jié)氣門開度的變化被轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮杌螂妷盒盘?hào)輸入電子控制單元（ECU），電子控制單元（ECU）就可獲的節(jié)氣門變化的信號(hào)和變化的速率，以此作為其 控制不同行駛條件下的檔位變換的重要依據(jù)。（1）車速傳感器 用于檢測(cè)自動(dòng)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，并換算成汽車行駛的速度，它也是自動(dòng)變速器換檔控制的一個(gè)重要依據(jù)，圖中是一種電磁感應(yīng)式的車速傳感器，它固定于自動(dòng)變速器輸出軸附近的殼體上，靠近安裝在 輸出軸上的停車鎖止齒輪或感應(yīng)轉(zhuǎn)子。當(dāng)磁通連、輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，停車鎖止齒輪或感應(yīng)轉(zhuǎn)子的凸齒不斷靠近或離開車速傳感器，感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，從而 產(chǎn)生交流感應(yīng)電壓。如下圖電子控制單元（ECU）根據(jù)感應(yīng)電壓脈沖頻率的大小計(jì)算出車速。(2) 輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器 用以測(cè)自動(dòng)變速信號(hào)，該信號(hào)使電子控制單元（ECU）對(duì)換檔過(guò)程的控制更為精確，同時(shí)該信號(hào)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)素信號(hào)比較可計(jì)算出 液力變矩器的傳動(dòng)比，使油路壓力控制過(guò)程和鎖止離合器的控制過(guò)程優(yōu)化，改善換檔質(zhì)量，提高汽車的行駛性能。其結(jié)構(gòu)、工作原理與車速傳感器相同。如圖： （3） 油溫傳感器 用以檢測(cè)液壓油的溫度，作為電子控制單元（ECU）進(jìn)行換檔控制、油壓控制和瑣 止離合器的依據(jù)，它位于油底殼內(nèi)閥板上，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一熱敏電阻，其阻值隨溫度發(fā)生變化，通常溫度越高，阻值越小，電子控制單元（ECU）根據(jù)其阻值的變化 計(jì)算出油溫如圖所示：除上述傳感器的信號(hào)之外，自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)還將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信號(hào)、大氣 壓力信號(hào)、進(jìn)氣緯度信號(hào)等作為控制的參考信號(hào)。2、控制開關(guān)電子控制裝置的空子開關(guān)有：超速檔開關(guān) 、模式開關(guān)、檔位開關(guān)等。 （1） 超速檔開關(guān) （如前面操縱手柄圖）通常位于操縱手柄的上方，用于控制自動(dòng)變速器的超速檔。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)超速檔電磁閥通電，將使作用 與3，4檔換檔閥高檔端的液力傳動(dòng)油泄空，車速足夠高時(shí)可換入4擋，當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)電磁閥不通電，壓力油使34換檔閥瑣止在3檔位置，車速再高也無(wú)法升入 4檔。在駕駛室儀表盤上，有“O/D OFF”指示燈顯示超速大拿感開關(guān)的工作狀態(tài)。開關(guān)打開，“O/D OFF”燈滅；開關(guān)關(guān)閉，則“O/D OFF指示燈亮。（2） 模式開關(guān) （如前面操縱手柄圖）用于選擇自動(dòng)變速器的換檔控制模式，不同的模式，換檔規(guī)律不同，常 用的模式有動(dòng)力模式（power）、經(jīng)濟(jì)模式（Economy）、普通模式（Normal）。動(dòng)力模式以獲得自大動(dòng)力性為目標(biāo)設(shè)計(jì)換檔規(guī)律，升檔遲/經(jīng)濟(jì) 模式以獲得最佳燃油經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)設(shè)計(jì)換檔規(guī)律，升檔早/普通模式則介于兩者之間。（3） 檔位開關(guān)如圖：檔位開關(guān)位于手動(dòng)搖臂軸上或操縱手柄下方，用以檢測(cè)操縱手柄的位置，它由幾個(gè)觸點(diǎn)組成。 當(dāng)操縱手柄位于不同的位置時(shí)，相應(yīng)的觸點(diǎn)被接通。電子控制單元（ECU）依據(jù)被接通的觸點(diǎn)，測(cè)得操縱手柄的位置，從而按照不同的程序控制自動(dòng)變速器的工 作。3、執(zhí)行器電子控制裝置的執(zhí)行器是各種電磁閥。常見得到電磁閥有開關(guān)式和脈沖線性式兩種。（1） 開關(guān)式電磁閥 開關(guān)式電磁閥的作用是開啟或關(guān)閉自動(dòng)變速器油路，可用于換檔及液力變矩器的鎖止離合器的控制。 開關(guān)式電磁閥由電磁線圈、銜鐵、閥芯和回位彈簧等組成。如圖： 它只有兩種工作狀態(tài)：全開或全關(guān)。圖中當(dāng)線圈不通電時(shí)，閥芯被油壓推開，打開泄油孔，該油路壓力泄為0；當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁力將閥芯左移，關(guān)閉泄油孔、油 壓上升。（2） 脈沖線性式電磁閥 脈沖線性式電磁閥的結(jié)構(gòu)與開關(guān)式電磁閥相似，也是由電磁線圈銜鐵、閥芯或滑閥等組成。如圖：它用來(lái)控制油路中的油壓。通電，電磁閥使閥芯或滑閥開啟泄油孔， 壓力下降；不通電，在彈簧力作用下閥芯或滑閥關(guān)閉泄油孔，壓力上升。其控制電信號(hào)為一個(gè)頻率固定的脈沖電信號(hào)，脈沖電信號(hào)使電磁閥不斷反復(fù)地開啟或關(guān)閉泄 油孔，電子控制單元（ECU）通過(guò)改變每個(gè)脈沖周期內(nèi)電流接通和斷開的時(shí)間比例即所謂的占空比來(lái)控制油路壓力。占空比與油路壓力成反比關(guān)系如圖： 4、電子控制單元（ECU）及其控制內(nèi)容自動(dòng)變速器電子控制單元（ECU）是電子控制系統(tǒng)的控制核心， 它根據(jù)各傳感器及控制開關(guān)的信號(hào)和設(shè)定控制程序，通過(guò)運(yùn)算分析，向各個(gè)執(zhí)行器輸出控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)變速器的控制，其基本結(jié)構(gòu)與汽車其他系統(tǒng)電子控 制單元（ECU）相似，它的控制內(nèi)容主要有如下方面：（1） 換檔控制 自動(dòng)變速器操縱手柄位于前進(jìn)檔位時(shí)自動(dòng)換檔控制是自動(dòng)變 速器電子控制單元（ECU）的最基本的控制內(nèi)容。自動(dòng)換檔控制就是在汽車的行駛過(guò)程中，選擇最佳時(shí)刻換檔，即選擇最佳的換檔車速，以使汽車的 動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性最佳。最佳的換檔車速與節(jié)氣門開度、操縱手柄的位置、模式開關(guān)的位置有關(guān)，最佳的換檔車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系可用自動(dòng)換檔圖來(lái) 表示： 由圖中可知，節(jié)氣門開度越大，升檔和降檔車速越高；節(jié)氣門開度越小，升檔和降檔車速越低，這種規(guī)律十分符合汽車的實(shí)際使用要求，操縱手柄的位置和模式開關(guān) 的位置不同，對(duì)汽車的使用要求也有所不同，因此其換檔規(guī)律應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。電子控制單元（ECU）自動(dòng)換檔的控制是由2個(gè)或3個(gè)開關(guān)式換檔電磁閥來(lái)完成 的. （2）主油路油壓控制 主油路油壓由主油路調(diào)壓閥調(diào)節(jié)，早期的電子控制系統(tǒng)中由節(jié)氣門閥輸出油壓和倒檔油路油壓對(duì)其進(jìn)行 反饋控制。新型電子控制自動(dòng)變速器由電子控制單元（ECU）主要根據(jù)節(jié)氣門的開度、檔位、油溫及換檔等信號(hào)，計(jì)算得到相應(yīng)的主油壓力值，并通過(guò)輸出相應(yīng)的 占空比脈沖信號(hào)來(lái)控制油壓電磁閥的開、關(guān)比率，實(shí)現(xiàn)對(duì)主油路的控制 。節(jié)氣門開度越大，主油路油壓越高；節(jié)氣門開度越小，主油路油壓越低；倒 檔時(shí)主油路油壓較前進(jìn)檔高（如下圖所示）。 換檔時(shí)，為減小沖擊，應(yīng)減小換檔執(zhí)行元件中液力傳動(dòng)油油壓。如下圖： 在液力傳動(dòng)油溫度低于正常工作溫度時(shí)（60）時(shí)，因粘度較大而產(chǎn)生換檔沖擊，就應(yīng)適當(dāng)降低主油路油壓。如下圖： 而液力傳動(dòng)油溫讀過(guò)低時(shí)（低于-30）時(shí)，其粘度過(guò)大，流動(dòng)性差，容易造成液壓換檔執(zhí)行元件動(dòng)作遲緩，影響換檔質(zhì)量，電子控制單元（ECU）使主油路升 到最大值。 如圖： 在海拔較高時(shí)，空氣密度減小，發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率下降而使輸出功率降低，電子控制單元（ECU）將主油路油壓控制為低于正常值，以防止換檔時(shí)產(chǎn)生沖擊。如下 圖： （3） 自動(dòng)模式控制 新型自動(dòng)變速器取消了手動(dòng)選擇的模式開關(guān)，采用了電子控制單元（ECU）自動(dòng)模式變換控制，電子控制單元（ECU） 根據(jù)各個(gè)傳感器的信號(hào)測(cè)得汽車的行駛狀況，根據(jù)操縱手柄的位置和加速踏板踩下來(lái)判斷駕駛員的操作方式，經(jīng)運(yùn)算分析，自動(dòng)選擇采用經(jīng)濟(jì)模式、普通模式、動(dòng)力 模式來(lái)進(jìn)行換檔控制，以滿足不同的操作要求。 S、L（或2、1）位時(shí)，電子控制單元（ECU）只選動(dòng)力模式。 D位時(shí)，電子控制單元（ECU）根據(jù)加速踏板踩下的速率來(lái)確定換檔模式，但在不同的車速和節(jié)氣門開度下，換檔模式轉(zhuǎn)換的加速踏板踩下的速率是不同的，為 此，將車速和節(jié)氣門開度劃分成若干小區(qū)。如圖： 每個(gè)區(qū)域有不同的加速踏板踩下的程序值，當(dāng)駕駛員踩下加速踏板的速率大于對(duì)應(yīng)區(qū)域的程序值時(shí)，電子控制單元（ECU）選擇動(dòng)力模式；反之，當(dāng)踩下加速踏板 的速率小于對(duì)應(yīng)區(qū)域的程序值時(shí)，電子控制單元（ECU）選擇經(jīng)濟(jì)模式。這些區(qū)域中節(jié)氣門開啟速率程序值的分布規(guī)律是：車速越低或節(jié)氣門開度越大，其程序值 越小，即越容易選擇動(dòng)力模式。 D位，電子控制單元（ECU）選擇模式后，一旦節(jié)氣門開度低于1/8，電子控制單元（ECU）將轉(zhuǎn)為選擇經(jīng)濟(jì)模式。 （4） 鎖止離合器控制 最理想的鎖止離合器控制四既能保證汽車的行駛要求，又能最大限度的提高變矩器的傳動(dòng)效率，以降低油耗。電子控制單元 （ECU）中儲(chǔ)存有不同工作條件下的最佳鎖止離合器控制程序。工作中，電子控制單元（ECU）根據(jù)檔位、模式等工作條件從存儲(chǔ)器內(nèi)選擇相應(yīng)的最佳控制程 序，并與當(dāng)車速、節(jié)氣門開度等進(jìn)行比較，當(dāng)車速及其他因素滿足鎖止條件時(shí)，電子控制單元（ECU）向鎖止離合器的鎖止電磁閥輸出控制信號(hào)，使鎖止離合器接 合如圖： 為了保證汽車的行駛性能，在液壓油溫低于60、車速低于60 km/、怠速開關(guān)接通、制動(dòng)燈亮?xí)r電子控制單元（ECU）將禁止鎖止離合器接合。 （5）發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制 目前一些新型電子控制自動(dòng)變速器的強(qiáng)制離合器或強(qiáng)制制動(dòng)器的工作是由電子控制單元（ECU）通過(guò)電磁閥來(lái)控制。電子 控制單元（ECU）按照設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制程序，在操縱手柄位置、車速、節(jié)氣門開度等因素滿足一定條件（操縱手柄位于前進(jìn)低檔位置，且車速大于 10km/h、節(jié)氣門開度小于1/8）時(shí)，向強(qiáng)制離合器電磁閥或強(qiáng)制制動(dòng)器電磁閥發(fā)出電信號(hào)，打開強(qiáng)制離合器或強(qiáng)制制動(dòng)器的控制油路，使之接合工作，使自 動(dòng)變速器具有反向傳遞動(dòng)力的能力，從而在汽車滑行時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。（6）改善換檔質(zhì)量的控制 電子控制單元（ECU）采用多種 方法來(lái)控制變速器的換檔過(guò)程，以改善換檔質(zhì)量，提高汽車的乘做舒適性。目前常見的改善換檔質(zhì)量的特殊控制功能有以下幾種： 換檔油壓控制 在檔位更換的瞬間，電子控制單元（ECU）通過(guò)油壓電磁閥適當(dāng)降低主油路油壓，以減小換檔沖擊，改善換檔質(zhì)量。也有的是在換檔時(shí)通過(guò)電磁飯減小減振器活塞 的背壓，以減緩離合器或制動(dòng)器液壓缸內(nèi)油壓的增長(zhǎng)速度，達(dá)到減小換檔沖擊的目的。減扭矩控制 在換檔瞬間，通過(guò)延遲發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻或減小噴油量，暫時(shí)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，以減小換檔沖擊和輸出軸的扭矩波動(dòng)。其控制過(guò)程是：自動(dòng)變速器電子控制單 元（ECU）在換檔的瞬間，向發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ECU）發(fā)出減扭矩控制信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ECU）接收到這一信號(hào)后，立即延遲發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí) 刻或減小噴油量，執(zhí)行減扭控制。ND換控制 這種控制是在操縱手柄由P位換至D位或R位時(shí)，通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)減至最小程度，以改善換檔質(zhì)量。若無(wú)這種控制時(shí)，在操縱手柄由 P位與D位或R位之間相互變化時(shí)，因負(fù)荷的變化導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)大的波動(dòng)。如圖：（7）輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的控制 目前一些新型電子控制自動(dòng)變速器設(shè)有輸入軸 轉(zhuǎn)速傳感器，電子控制單元（ECU）通過(guò)這一傳感器輸入軸自動(dòng)變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速，并由此計(jì)算出變矩器的傳動(dòng)比以及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和自動(dòng)變速器輸入軸的轉(zhuǎn)速 差，從而使電子控制單元（ECU）更精確地控制自動(dòng)變速器的工作。特別是在電子控制單元（ECU）進(jìn)行換檔油路壓力控制、鎖止離合器控制時(shí)，利用這