汽車電氣技術(2015)11

1、汽車電氣技術（11）哈工大網絡與電氣智能化研究所劉勇2015（秋）一、概述汽車自動變速器是指在汽車行駛過程中，駕駛員僅根據(jù)行駛需要控制加速踏板，變速器即可根據(jù)發(fā)動機的負荷以及車速等參數(shù)的變化，自動換入不同擋位工作的一種變速器。早在20世紀40年代末50年代初，就開始出現(xiàn)根據(jù)車速和節(jié)氣門開度自動控制換擋的液力控制換擋自動變速器。60年代末，法國、日本等國家先后探討了采用電子元件控制自動變速器的換擋過程。顯然，這種以模擬信號為主、硬件以各種復雜的電子元件為主的自動變速器，要想改變其控制規(guī)律、改變相關的硬件電路是困難的。第九章汽車自動變速器第一節(jié)自動變速器的組成與工作原理由于計算機技術的高速發(fā)展，自

2、1981年起，美國、日本、德國等一些汽車公司相繼開發(fā)出各種微機控制的自動變速系統(tǒng)，如電子控制液力變矩式自動變速器、電子控制多級齒輪變速器等。1982年，豐田公司將微機技術應用于自動變速器電子控制系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了自動變速器換擋過程的智能控制，這標致著電子控制自動變速器取得了真正飛躍式發(fā)展。盡管自動變速器存在著結構復雜、零件精度要求高、制造難度大、成本較高、相應的維修技術較復雜等缺點，但因其具有一系列優(yōu)勢，使得自動變速器被越來越廣泛地應用于各類汽車上。例如，自動變速器可使換擋操作簡化并提高行車安全性；液力變矩器的使用能使汽車自動適應驅動輪負荷的變化，提高汽車的通過性；自動變速器的擋位變換快且平穩(wěn)，

3、提高了汽車的乘坐舒適性；通過液體傳動或微電腦控制換擋，可消除或降低動力傳動系統(tǒng)中的沖擊和動載，從而大幅度延長發(fā)動機和傳動系統(tǒng)零部件的壽命；自動變速器可使發(fā)動機經常處于經濟轉速區(qū)運轉，使整車獲得最佳的動力性和燃料經濟性，降低排氣污染等。二、自動變速器的分類自動變速器按傳動比變化的方式分類，主要有：有級式自動變速器、無級式自動變速器以及處于兩者之間的綜合式自動變速器。1有級式自動變速器有級式自動變速器是一種由普通齒輪式機械變速器組成的有級式電子控制機械式自動變速器，簡稱AMT。它主要包括：自動離合器、齒輪式機械變速器和電子控制系統(tǒng)等。有級式自動變速器基本思想如圖9-1所示。駕駛員通過加速踏板和選擇

4、器（包括選擋范圍、換擋規(guī)律、巡航控制等）向微機表達意圖，各種傳感器時刻檢測車輛的現(xiàn)狀，微機接收和處理信號，并輸出最佳控制信號（最佳換擋規(guī)律、離合器最佳接合規(guī)律、發(fā)動機節(jié)氣門的自適應調節(jié)規(guī)律等），通過電動和液壓或氣壓分別對節(jié)氣門開度、離合器接合及換擋三者進行控制，以實現(xiàn)最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的行駛性能、平穩(wěn)的起步性能和迅速換擋的能力。圖9-1電控機械式自動變速器AMT的基本控制原理有級式機械自動變速器既能使換擋操作簡化，又保留了齒輪式機械變速器傳動效率高、價廉、易于制造的長處，但其控制系統(tǒng)要求較高的控制精度，使得自動換擋的難度大。2無級式自動變速器無級式自動變速器，簡稱CVT。它由電子控制部分、

5、液壓控制部分、液力變矩器和機械無級變速器等組成。CVT的基本變速原理如下圖所示。1-主動軸2-主動輪3-V形鋼帶4-從動輪兩個工作帶輪，其中，2為主動輪，4為從動輪。每個帶輪均由可以相對滑動的兩部分構成，V形鋼帶3位于兩部分間的凹槽內。當帶輪兩部分緊靠時，凹槽較窄，鋼帶位于帶輪外緣，帶輪的工作直徑最大。隨著帶輪兩部分間的相對滑動分離，凹槽逐漸變寬，鋼帶隨之靠近帶輪中心，工作直徑相應變小。因此，CVT的控制是靠兩個帶輪的軸向夾緊力來實現(xiàn)的，帶輪的滑移由電子控制的液壓元件來完成。CVT具有傳動比連續(xù)、傳遞動力平穩(wěn)、操縱方便等特點，真正實現(xiàn)了無級變速。由于CVT可以使發(fā)動機始終在其經濟轉速區(qū)域內運行

6、，從而大大改善燃油經濟性。此外，CVT在加速時無須切斷動力，因此，裝備CVT的汽車乘坐舒適，超車加速性能好。但因CVT是采用摩擦傳動，如何提高其傳動效率及自動控制的可靠性是主要的研究方向。3綜合式自動變速器綜合式自動變速器具有在一定范圍內實現(xiàn)無級變速的能力，即通常所指的液力自動變速器，簡稱AT。三、自動變速器的組成與工作原理液力自動變速器主要由液力變矩器、齒輪變速機構和自動換擋控制系統(tǒng)組成。液力變矩器和齒輪變速機構組成了液力自動變速器的變速系統(tǒng)，它們是液力自動變速器的必要條件和結構基礎，而自動換擋控制系統(tǒng)則是液力自動變速器的控制中樞。除此之外，在自動變速器中還有保證系統(tǒng)運轉的供油、冷卻、潤滑等

7、必備系統(tǒng)。液力變矩器是通過液體動量矩的變化來改變轉矩的，但其本身變矩與變速能力有限，因此需與機械式變速機構串連形成綜合式液力變矩器。變速機構通常由行星齒輪機構組成。發(fā)動機的動力通過液力變矩器輸入自動變速器的變速機構，控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的轉速、負荷以及車速的大小，按照既定的程序，通過制動器、離合器使齒輪機構各元件進行不同的組合，從而得到不同的傳動比，使自動變速器完成自動變速、變矩及倒車、空擋等輸出。液力自動變速器通常有兩種形式，即適用于汽車發(fā)動機前置后驅動的自動變速器和適用于前置前驅動的變速驅動橋。顯然，變速驅動橋的基本結構除了還包括主減速器和差速器外，其他與自動變速器相同。自動變速器的換擋控制

8、系統(tǒng)主要由控制參數(shù)信號發(fā)生系統(tǒng)、換擋控制系統(tǒng)、換擋執(zhí)行機構等組成，如圖9-3所示。1控制參數(shù)信號發(fā)生系統(tǒng)用于變速器自動換擋的控制參數(shù)雖有多種形式可選擇，但較常用的是兩參數(shù)形式：節(jié)氣門位置信號與車速信號。當然，自動換擋系統(tǒng)還需要及時了解駕駛員控制的手動變速桿的位置信號、發(fā)動機轉速與油溫信號、變速器油溫信號等。圖9-3自動換擋系統(tǒng)工作流程簡圖2換擋執(zhí)行機構用于換擋的執(zhí)行機構主要指位于自動變速器中的換擋離合器、制動器、單向離合器等，其功能是接受控制器指令，在液壓系統(tǒng)的作用下，具體完成變速器中擋位的變換。3換擋控制系統(tǒng)自動變速器換擋控制系統(tǒng)的主要工作內容是：在給定手動換擋位置信號后，接受來自節(jié)氣門位置

9、、車速及手動換擋傳感元件所傳來的信號，進行比較和處理，選擇最佳的換擋規(guī)律，確定最佳的換擋時刻，保證最佳的換擋品質，發(fā)出換擋指令至換擋執(zhí)行機構，最終實現(xiàn)自動換擋的目的。自動變速器的換擋控制系統(tǒng)主要有液控液壓式和電控液壓式兩種形式，兩種控制系統(tǒng)的主要區(qū)別見圖9-4和圖9-5。圖9-4液控液壓式自動換擋系統(tǒng)工作簡圖1-節(jié)氣門閥2-換擋閥3-液力變矩器4-變速機構5-速控閥圖9-5電控液壓式自動換擋系統(tǒng)工作簡圖1-自動變速器ECU2-節(jié)氣門位置傳感器3-換擋電磁閥A4-液力變矩器5-變速機構6-車速傳感器7-換擋閥8-換擋電磁閥B液控液壓式自動換擋系統(tǒng)通過機械與液壓的手段，在手動換擋閥選定位置后，接受

10、來自節(jié)氣門閥所反映的節(jié)氣門位置、調速閥所反映的車速以及手動換擋閥所傳遞的換擋位置等液壓信號，按照既定的換擋規(guī)律，在換擋點由這些液壓信號直接控制換擋閥組的液壓油流向，并最終作用于換擋執(zhí)行機構中的換擋離合器、制動器等，實現(xiàn)自動換擋。電控液壓式自動換擋系統(tǒng)則是在手動換擋閥選定位置后，通過各個傳感器將發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度、車速、手動換擋閥位置、發(fā)動機溫度、自動變速器油溫等參數(shù)轉變?yōu)殡娦盘枺斎胱詣幼兯倨麟娮訐Q擋控制單元ECU，ECU根據(jù)這些電信號，通過運算選擇換擋規(guī)律，確定換擋點，發(fā)出換擋控制信號控制相應的換擋電磁閥動作。換擋電磁閥的動作作為控制信號控制液壓換擋閥組的液壓油流向，并最終作用于換擋執(zhí)行

11、機構中的換擋離合器、制動器等，實現(xiàn)自動換擋。與液控液壓式自動變速器相比，電控液壓式自動變速器的主要優(yōu)點是：1)計算機能夠存儲與處理多種換擋規(guī)律以及其他多種數(shù)據(jù)，可以按車輛的行駛需要，對自動換擋過程實現(xiàn)更合理、更復雜、更精確、更快速的控制，從而使車輛獲得更理想的燃料經濟性和動力性。2)可大大簡化液壓系統(tǒng)，從而使結構緊湊、重量輕。3)與整車其他電子控制系統(tǒng)（如發(fā)動機控制、巡航控制等）比較，該系統(tǒng)兼容性好，并具有自我故障診斷、失效保護等功能。4)自動換擋系統(tǒng)變更換擋規(guī)律或參數(shù)時，只需改變控制程序和某些電子元件的型號規(guī)格就能達到要求，所以適應性強，開發(fā)周期短，有利于系列化生產。第三節(jié)自動變速器的液壓控

12、制系統(tǒng)一、液壓控制系統(tǒng)的組成在液力自動變速器的自動換擋系統(tǒng)中，無論是液控液壓式還是電控液壓式，其換擋離合器的接合和分離、制動器的制動和釋放都最終由液壓控制系統(tǒng)的控制動作來完成。除此之外，液力自動變速器的液壓控制系統(tǒng)還要具有液力變矩器的鎖止、油壓補償、運動零部件的潤滑及工作介質的冷卻等功能。自動變速器液壓控制系統(tǒng)的組成因車型不同而異，但其基本組成與原理是相似的。下頁所示圖9-9表示了紅旗牌CA770轎車自動變速器液控液壓式自動換擋系統(tǒng)的基本組成。1-液力變矩器 2-油液冷卻器 3-油液細濾器 4-主油路調壓閥 5-變矩器壓力調節(jié)閥6-換擋閥 7-節(jié)氣門閥 8-強制低擋閥 9-低擋閥片 10-緩沖

13、閥 11-手控制閥 12-液壓泵13-油液集濾器14-變速器第二軸15-離心調速閥16-低擋限流閥17-低擋單向閥18-直接擋離合器19-低擋制動器20-倒擋制動器紅旗CA770轎車自動變速器由液力變矩器、雙排行星齒輪變速器及液控液壓式自動換擋系統(tǒng)組成。它有兩個前進擋（直接擋和低擋）、一個倒擋。該系統(tǒng)的供油部分主要由液壓泵12、主油路調壓閥4等組成?？刂茀?shù)信號發(fā)生裝置主要包括離心調速閥15與節(jié)氣門閥7。換擋執(zhí)行機構包括直接擋離合器18、低擋制動器19和倒擋制動器20。換擋控制系統(tǒng)由手動換擋閥11、換擋閥6及用于改善換擋品質的緩沖閥10等組成。液壓泵經集濾器將變速器油從油底殼中吸入，加壓后進入

14、主油路調壓閥4，同時，通往離心調速閥15和手控制閥11的油壓也被調定。由主油路調壓閥輸出的一條油路經變矩器壓力調節(jié)閥5降壓后，進入液力變矩器1。液力變矩器中的熱油則從管路引至油液冷卻器2、油液細濾器3，在完成行星齒輪、軸承的潤滑任務后回到油底殼。另一條通往控制系統(tǒng)其他裝置及行星齒輪變速器各執(zhí)行元件的油路，則由手控制閥根據(jù)所要求的工況來決定。二、液壓控制系統(tǒng)的主要工作元件1供油和調壓部分它是整個液壓控制系統(tǒng)各個機構的動力源，向各個機構提供壓力足夠的液體，且壓力的大小根據(jù)發(fā)動機的負荷、車速及擋位等不同而相應變化，主要由油泵和調壓閥等組成。(1)自動變速器油泵其作用是使液壓油產生一定的壓力，向變矩器

15、、控制機構、齒輪系統(tǒng)、油液冷卻器等部件提供足夠的油液，以實現(xiàn)傳遞轉矩、控制油路的壓力和流向、潤滑和降溫等目的。(2)主油路調壓閥主要用于穩(wěn)定主油路油壓。由于油泵是發(fā)動機直接驅動的，因此發(fā)動機轉速變化使油泵輸出的流量和壓力隨之變化。自動換擋系統(tǒng)也要求主油路在不同工況、不同擋位時能提供不同的油壓。如當自動變速器所傳遞轉矩較小，執(zhí)行機構中的離合器、制動器不易打滑時，主油路壓力可適當降低；反之則需要較高的主油路壓力。因此，在主油路中必須設置主油路調壓閥，以使主油路油壓穩(wěn)定，并控制在一定范圍內。豐田A341E型自動變速器主油路調壓閥結構如圖9-10所示，由上部的閥心、下部的柱塞以及中部的調壓彈簧組成。來

16、自油泵的油壓作用到閥心上，給閥心加一個向下的作用力；節(jié)氣門閥輸出的油壓力作用到柱塞和閥心上，使閥心受到一個向上的作用力。當節(jié)氣門開度小時，節(jié)氣門油壓低，閥心下移，泄油縫隙增大，系統(tǒng)油壓減?。环粗?，系統(tǒng)油壓增大。圖9-10典型主油路調壓閥結構示意圖1-閥心2-彈簧3-柱塞請看視頻主油路調壓閥2控制參數(shù)信號轉換裝置液控自動換擋系統(tǒng)主要是通過節(jié)氣門閥和調速閥把節(jié)氣門開度和車速轉換成液壓信號，根據(jù)這兩個信號實現(xiàn)自動換擋。(1)節(jié)氣門閥受發(fā)動機加速踏板所控制，它是隨節(jié)氣門開度大小（即發(fā)動機負荷大?。┒淖兤漭敵鲇蛪毫Φ囊簤洪y，輸出油壓的高低即為自動換擋的一個信號。在圖9-11所示的豐田A341E型自動變

17、速器節(jié)氣門閥中，節(jié)氣門閥和降擋柱塞安裝在同一閥孔中。節(jié)氣門閥的上、下兩端都有彈簧。降擋柱塞的下端有一滾輪，滾輪與節(jié)氣門閥凸輪接觸，凸輪通過一鋼絲拉索與加速踏板相連。因此，節(jié)氣門閥和降擋柱塞的動作是與加速踏板的位置相對應的。圖9-11節(jié)氣門閥結構簡圖1-彈簧A2-節(jié)氣門閥3-反向閥4-彈簧B5-降擋柱塞6-凸輪節(jié)氣門閥壓力既取決于加速踏板的位置，同時與變速器的工況也有一定的關系。加速踏板越踏到底，節(jié)氣門閥壓力也越大，從而使整個液壓油路的壓力也增大。請看視頻節(jié)氣門閥(2)調速閥又稱速控閥、速度調壓閥、調速器等，它通常安裝在自動變速器的輸出軸上，與輸出軸一起轉動。調速閥的作用是將汽車車速參數(shù)轉換為相

18、對應的油壓信號輸出，此壓力將作用在換擋閥上。自動變速器常用調速閥有復錘式離心調速閥、雙錘式離心調速閥以及中間傳動復合式雙級調速閥（常用于變速驅動橋中）。圖9-12是典型的復錘式調速閥結構簡圖，它由調速閥軸、離心重塊、滑閥、殼體和彈簧等組成。圖9-12復錘式調速閥簡圖1-離心重塊2-調速閥軸3-滑閥4-彈簧5-殼體6-變速器輸出軸請看視頻復錘式調速閥3換擋控制系統(tǒng)液控液壓式自動換擋控制系統(tǒng)由若干個換擋控制閥組成，它們是自動換擋操縱系統(tǒng)中的核心構件。它們接受來自車速、節(jié)氣門及變速桿位置傳來的信號，并按預定的換擋規(guī)律選擇擋位，選擇換擋時刻，同時發(fā)出相應的換擋油壓指令，使換擋執(zhí)行機構（換擋離合器和制動

19、器）動作而實現(xiàn)換擋。(1)手控制閥供駕駛員手動選擇擋位。裝備自動變速器的汽車，在駕駛室內有一擋位選擇桿，駕駛員根據(jù)各種行駛的需要把選擇桿置于各個位置。擋位選擇桿的動作帶動變速器液壓控制系統(tǒng)中換擋閥位置的改變，從而選定不同的自動換擋范圍，即手控制閥是一種典型的具有多個位置的滑閥。各種不同形式的自動變速器，雖然擋位數(shù)和有些位置的擋位范圍不完全相同，但其原理是一致的。圖9-13是某6位手控制閥，其位置為P、R、N、D、2、L。當其中的滑閥處于不同位置時，液控系統(tǒng)通過換擋閥分別接通主油路與各擋的換擋執(zhí)行機構。圖9-13手控制閥結構示意圖 (2)換擋控制閥是自動換擋操縱系統(tǒng)中的核心構件。其主要任務是：按

20、照換擋規(guī)律的要求，隨著控制參數(shù)（節(jié)氣門開度、車速）的變化，選擇最佳換擋時刻，發(fā)出換擋信號操縱換擋執(zhí)行機構（換擋離合器和換擋制動器）的分離或接合動作。圖9-14為豐田A341E自動變速器1-2擋換擋閥的結構與工作原理。它主要由閥心、低倒擋柱塞以及彈簧組成。圖9-14豐田A341E自動變速器1-2擋換擋閥結構與工作原理a）換擋閥結構示意圖b）D位1擋油路c）D位2擋油路d）L位1擋油路1-低、倒擋柱塞2-彈簧3-閥心4-柱塞其工作過程如下：D位1擋：節(jié)氣門開度大、車速低時節(jié)氣門油壓與彈簧力之和大于速控油壓，閥心下移，自動變速器處于1擋。D位2擋：節(jié)氣門開度小、車速高時節(jié)氣門油壓與彈簧力之和小于速控

21、油壓，閥心上移，接通制動器島油路，自動變速器處于2擋。L位1擋：選擋手柄處于L位時，來自手控制閥的控制油壓作用于低、倒擋柱塞上，閥心始終處于下端，不能上移，自動變速器鎖止在1擋上，不能升2擋。其他換擋閥的工作原理與此相似，需要說明的是各換擋閥相互連通、組合工作，共同實現(xiàn)擋位的選擇及變換功能。4換擋品質控制裝置換擋品質控制裝置的功用是使換擋執(zhí)行機構接合柔和、換擋平穩(wěn)、無沖擊，常用的有緩沖閥和蓄能器等。(1)緩沖閥安裝在換擋閥至換擋執(zhí)行元件之間的油路中，其工作原理是：當換擋執(zhí)行元件接合時，通過對流入換擋元件的壓力油進行節(jié)流，來延緩換擋元件接合時油壓上升的速度，從而減小換擋沖擊；當換擋元件分離時，增

22、大換擋元件中壓力油的泄流量，加速泄流過程，使換擋元件迅速分離。圖9-15為彈簧式緩沖閥的工作原理，進排液口A連接控制油路，進排液口B連接換擋元件。當控制油路向換擋執(zhí)行元件的液壓缸充油時，在彈簧力作用下，閥心左移將閥門關閉，傳動液只能從閥心上的節(jié)流口中通過，如圖9-15a所示，在節(jié)流口的節(jié)流效應作用下，液體流量小，油壓上升速度慢，使換擋元件接合柔和。當換擋元件的液壓缸回油時，液壓油液推動閥心右移，閥門開啟泄流，如圖9-15b所示，泄流量增大，加速回油過程，使換擋元件迅速分離。 (2)蓄能器又稱為蓄能減振器。其功用是：防止換擋元件接合時產生沖擊現(xiàn)象。在自動變速器中每個前進擋都設有一個蓄能器。蓄能器

23、由活塞和彈簧等組成，其進排液口與換擋閥至換擋執(zhí)行元件之間的油路相通，如圖9-16所示。圖9-15彈簧式緩沖閥工作原理a）慢速充油b）快速回油1-節(jié)流孔2-閥心3-彈簧程而開始接合。傳動液壓力F1既作用到換擋執(zhí)行元件的活塞A上，也作用到蓄能器的活塞B上。當傳動液壓力升高到一定程度時，作用力F1就會克服蓄能器彈簧的預緊力使活塞B向下移動，部分傳動液隨之流入蓄能器的液壓缸，使活塞A和活塞B上的油壓升高、速度減慢，從而防止換擋元件接合時產生沖擊現(xiàn)象。 當變速器換擋時，換擋閥輸出的主油路液壓油既輸入到換擋執(zhí)行元件的液壓缸，也輸入到蓄能器的液壓缸。在換擋元件接合初期，油壓迅速升高，使換擋執(zhí)行元件迅速克服自

24、由行圖9-16蓄能器工作原理1-活塞A2-活塞B3-彈簧三、自動換擋規(guī)律換擋規(guī)律是指根據(jù)車輛的運行工況，變速器應處于的擋位，即應升擋、降擋還是保持當前擋位，也就是擋位隨控制參數(shù)變化的規(guī)律，即換擋時刻與控制參數(shù)之間的關系。自動換擋規(guī)律是自動換擋系統(tǒng)的基本特性，是按車輛動力性和經濟性對自動換擋系統(tǒng)的要求來設計的。較常用的自動換擋規(guī)律一般，按節(jié)氣門開度、車速兩個參數(shù)來控制。圖9-17是按節(jié)氣門開度與車速信號兩個參數(shù)控制的換擋規(guī)律示意圖。它表明換擋時刻與節(jié)氣門開度和車速之間的關系。圖中曲線AA決定了從1擋換入2擋的時刻，曲線BB是從2擋換回1擋的時刻。在這兩條曲線之間，升擋時1擋工作，降擋時2擋工作。

25、AA線右邊只能用2擋工作，而BB線左方則只能用1擋工作。水平線1表示節(jié)氣門全開，水平線2相當于發(fā)動機怠速時節(jié)氣門開度。圖9-17兩參數(shù)換擋規(guī)律示意圖新?lián)Q入1擋。車速不變（設為1）：當節(jié)氣門開度小于1時，用2擋行駛；當行駛阻力增加，節(jié)氣門開度加大到2時，自動換入1擋行駛。當行駛阻力減小，節(jié)氣門開度減小到小于l，則又重新自動換回2擋。這就使駕駛員有可能控制節(jié)氣門開度來干預自動換擋，松加速踏板提前換高擋，猛踩加速踏板強制換低擋。每一個自動換擋系統(tǒng)都有相應的換擋規(guī)律，它的曲線形狀取決于車輛傳動系統(tǒng)的要求，由自動換擋系統(tǒng)的結構和參數(shù)來實現(xiàn)。在圖9-17所示的例子中，節(jié)氣門開度不變（設為2）：當車速小于1

26、時，例如在點，則以1擋行駛；當行駛阻力減小，車速增加超過2時，自動換入2擋，例如在b點工作。如果車速2減小 ， 則 當 車 速 降 至 1時 才 重由此可見，在控制參數(shù)相同的情況下，升擋和降擋的換擋時刻是不同的，降擋的換擋時刻比升擋的晚，這種現(xiàn)象稱為換擋延遲。延遲的程度根據(jù)傳動性質的要求確定，由換擋機構的結構參數(shù)來保證。換擋延遲的設置對自動換擋系統(tǒng)的主要作用是：1)保證自動換擋系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果升、降擋點重合在一條曲線上，那么車速以此曲線附近的參數(shù)行駛時，由于行駛阻力的偶然增減而使車速升降，就不可避免地出現(xiàn)在兩相鄰排擋之間重復往返換擋的現(xiàn)象。當有了換擋延遲，自動換上新?lián)鹾?，不會由于加速踏板振?/p>

27、或車速稍降而重新?lián)Q回原來的排擋。2)使駕駛員可以對自動換擋進行干預，可以提前升擋或強制降擋。3)變化換擋延遲，改變換擋規(guī)律，以適應動力性、經濟性、使用性等方面的要求。第四節(jié)自動變速器的電子控制系統(tǒng)一、電子控制系統(tǒng)的基本組成在電控液壓式自動變速器中，其電子控制系統(tǒng)的信號發(fā)生裝置由各類傳感器組成，換擋控制系統(tǒng)為自動變速器電子控制單元ECU，而執(zhí)行元件由各類電磁閥組成，如右圖所示。傳感器提供車速、節(jié)氣門開度等信號。電子控制單元以此為根據(jù)確定換擋或鎖止時機，然后，將相應的控制信號輸送給換擋電磁閥。電磁閥作為電子系統(tǒng)的執(zhí)行元件，同時也作為液壓換擋系統(tǒng)的起始信號發(fā)生元件，控制液壓換擋閥的動作，完成電子控制

28、單元下達的換擋、鎖止等命令。電子控制系統(tǒng)還帶有自診斷裝置，并且具有在發(fā)生故障時使車輛繼續(xù)行駛的失效防護功能。二、電子控制系統(tǒng)的主要工作元件1傳感器(1)節(jié)氣門位置傳感器安裝在發(fā)動機節(jié)氣門體上并與節(jié)氣門聯(lián)動，其作用是測量發(fā)動機節(jié)氣門的開度，使電腦適時了解發(fā)動機負荷，以此作為換擋的一個主要依據(jù)。電控液壓式自動變速器的電子控制系統(tǒng)常用線性節(jié)氣門位置傳感器，在第八章中已經介紹，其結構如圖8-15所示。那些反映節(jié)氣門開度位置及變化速率的電信號是車輛在不同行駛條件下控制換擋的主要依據(jù)之一。此類傳感器的工作特點是首先由微機發(fā)送一個參考電壓給傳感器，并且接收該類傳感器的反饋電壓。微機通過程序進行比較運算，可以

29、重新了解電壓的改變所表示的工作狀態(tài)。即當節(jié)氣門轉動時，電位器的電阻發(fā)生改變，節(jié)氣門開度連續(xù)變化，反饋到微機的信號也連續(xù)發(fā)生變化。(2)車速傳感器用于檢測自動變速器輸出軸轉速，檢測到的輸出軸轉速信號被送往微機，處理后成為車速信號，作為控制換擋的另一個主要依據(jù)。車速傳感器有多種形式，常用的電磁感應式車速傳感器主要由永久磁鐵和電磁感應線圈兩部分組成，一般安裝在變速器輸出軸附近，如圖9-19a所示。當輸出軸轉動時，其上的停車鎖止齒輪或感應轉子的齒不斷地靠近和離開車速傳感器，使感應線圈內的磁通發(fā)生變化，從而產生交流感應電壓，如圖9-19b所示。車速越高，輸出軸轉速就越高，感應電壓的脈沖頻率也就越高。與前

30、述的線性節(jié)氣門位置傳感器工作原理不完全相同，在電磁感應式車速傳感器工作過程中，脈沖電壓作為電信號直接發(fā)送到微機，而微機則把輸入的信號與微機本身的時鐘或計數(shù)器比較，從而把該電信號轉換為變速器輸出軸轉速，再進一步轉換為車速。1-電插座2-O形體3-磁電傳感器4-變速器 輸出軸齒輪圖9-19電磁感應式車速傳感器a）車速傳感器的結構與安裝位置b）傳感器發(fā)生至ECU的電信號(3)自動變速器控制開關 自動變速器控制開關中常用的有：超速擋開關、模式選擇開關、擋位開關、空擋起動開關、強制降擋開關等。超速擋開關打開時，作用在3-4擋換擋閥閥心高擋端的壓力油泄荷，此時，只要作用在3-4擋換擋閥低擋端的油壓足夠高，

31、就可以將3-4擋換擋閥推至4擋位置。即超速擋開關打開，且變速器操縱手柄又處于D位時，自動變速器隨著車速的提高最高可升至4擋。而該開關關閉時超速擋電磁閥斷電，主油路壓力油作用在3-4擋換擋閥閥心高擋端，使閥心不能移動到4擋位置。此時，無論車速怎樣提高，自動變速器最多只能升至3擋。模式選擇開關用于選擇自動變速器的換擋模式，即換擋規(guī)律（通常存儲于ECU的存儲器中）。通常在開關上的標注是：P(動力)、E(經濟)、N(普通)、M(手動)等，某些車型還包括S (雪地）模式等。ECU根據(jù)模式選擇開關的具體位置選擇相應的換擋規(guī)律。擋位開關一般裝在手控制閥或操縱手柄上，由變速桿控制。選擋手柄的位置信號是利用擋位

32、開關的幾條編碼線路將信息傳給變速器控制系統(tǒng)的，通常還包括倒擋信號燈的開啟以及空擋起動開關等?？論跗饎娱_關向自動變速器ECU提供空擋起動信號和選擋桿的位置信號。ECU根據(jù)空擋起動開關信號區(qū)別變速器是否處于P或N位（停車或空擋）。然后，ECU控制只有在P或N位時，發(fā)動機才能起動。強制降擋開關裝在加速踏板下方，當踩下加速踏板并使節(jié)氣門達到全開位置時，強制降擋開關接通并向ECU發(fā)送信號。此時，ECU按照急加速的程序控制換擋，一般在車速還不是很高的情況下，ECU會使變速器降一擋，以便使車輛的加速性能更好。1-信號線2-變阻器3-電位器4-開關5-電壓發(fā)生器6-磁電傳感器7-處理器這些開關元件工作時與節(jié)氣

33、門位置傳感器類似，也需要首先由微機發(fā)送一個參考電壓給開關元件，并且接收該類開關元件的反饋電壓。微機通過程序進行比較運算，可以重新了解電壓的改變所表示的工作狀態(tài)。自動變速器各類信號輸入元件的線路圖如下圖所示。2電磁閥在電控液力自動變速器中，電磁閥作為電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，或者說它是液壓控制系統(tǒng)的信號發(fā)生元件。換擋電磁閥的動作可控制液壓系統(tǒng)中換擋閥的油路接通位置，以使相應的換擋離合器、制動器等執(zhí)行元件工作，從而實現(xiàn)自動換擋、調節(jié)主油路壓力及液力變矩器的鎖止等功能。(1)開關式電磁閥的作用開啟和關閉變速器油路，主要用于控制換擋閥。開關式電磁閥通常由電磁線圈、銜鐵及閥心等組成(圖9-21)。它只有兩

34、種工作狀態(tài)：全開或全關。當線圈不通電時，閥心被油壓推開，打開泄油孔，該油路的壓力油經電磁閥泄荷，油路壓力為零；當線圈通電時，電磁力使閥心左移，關閉泄油孔，油路壓力上升。圖9-21開關式電磁閥(2)脈沖式電磁閥如圖9-22所示圖9-22脈沖式電磁閥1-液壓油入口2-泄壓口3-接線插座4-銜鐵及閥心5-骨架6-電磁線圈7-限流鋼球2-液壓油入口4-泄壓口6-銜鐵及閥心7-限流鋼球1-液壓油出口3-接線插座5-電磁線圈其結構與開關式電磁閥基本相似，也由電磁線圈、銜鐵及閥心等組成，其作用是控制油路中油壓的大小。與開關式電磁閥的不同之處在于，控制脈沖式電磁閥工作的電信號不是恒定不變的電壓信號，而是一個頻

35、率固定的脈沖電信號。電磁閥在脈沖電信號的作用下不斷反復地開啟和關閉泄油孔，電腦通過改變脈沖的寬度，或者說是每個脈沖周期內電流接通和斷開的時間比例，即所謂占空比（在一個脈沖周期內通電的時長與脈沖時長之比）來改變電磁閥開啟和關閉的時間比例，從而達到控制油路壓力的目的。占空比越大，經電磁閥泄出的變速器油就越多，油路壓力就越低；反之，占空比越小，油路壓力就越高。脈沖式電磁閥一般安裝在主油路或減振器背壓油路中，通過電腦控制，在變速器自動升擋或降擋瞬間，或在閉鎖離合器閉鎖及解鎖動作開始時使油壓下降，以減少換擋和閉鎖沖擊，使車輛行駛更平穩(wěn)。3自動變速器電子控制單元ECU自動變速器電子控制單元ECU的主要部件

36、有中央處理器( CPU)，用于完成相關的各種運算；隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM，用于存儲程序和數(shù)據(jù)等；輸入/輸出(I/O)接口，用于與外部傳感器、控制開關和執(zhí)行元件進行數(shù)據(jù)交換。自動變速器的電子控制單元ECU根據(jù)各個傳感器和控制開關的信號和其他內部設定的控制程序，通過運算與分析，向各個執(zhí)行元件輸出控制信號，從而實現(xiàn)對變速器的自動換擋控制。電子控制單元ECU對自動變速器最基本的控制為換擋控制以及必要的自診斷、安全保護功能。隨著電子控制技術的發(fā)展，對于自動變速器的控制逐漸增加了模式轉換控制、液力變矩器的鎖止控制以及主油路壓力控制等內容，以改善自動變速器的工作性能，充分發(fā)揮汽車的動力性與經濟性

37、。ECU主要工作內容如前圖9-18所示。(1)自動變速器換擋時刻控制這是電子控制單元ECU最重要的控制內容之一。汽車在每一特定行駛工況，都應該有一個與之相對應的最佳換擋時刻。微電腦控制可以做到讓自動變速器在汽車的任何行駛條件下都按最佳換擋時刻進行換擋，從而使汽車的動力性和經濟性等指標綜合起來達到最佳。對汽車的使用要求不同，自動變速器在模式開關處于不同位置時，其換擋規(guī)律也不同，一般有普通、經濟、動力等幾種形式的換擋規(guī)律。通常，微機將汽車在不同使用要求下的最佳換擋規(guī)律以自動換擋圖的形式儲存在存儲器中。當選擋手柄在D位前進擋，且節(jié)氣門開度相同時，依據(jù)動力型換擋模式換擋的各擋升擋車速及降擋車速都要比經

38、濟型各擋升擋車速及降擋車速高。升擋車速越高加速性能就越好，反之，升擋車速越低則燃油經濟性就越好。圖9-23a、b、c分別為某自動變速器在D位時的普通型、經濟型和動力型換擋規(guī)律。圖9-23選擋手柄在D位時的換擋規(guī)律a）普通型換擋規(guī)律b）經濟型換擋規(guī)律c）動力型換擋規(guī)律汽車在行駛過程中（擋位開關的信號給定），電子控制單元ECU根據(jù)模式開關信號從存儲器中選出相應的自動換擋規(guī)律圖，再將由車速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器測得的車速、節(jié)氣門位置信號與所選的自動換擋規(guī)律相比較，如果達到相應的換擋車速，電子控制單元ECU將向換擋電磁閥發(fā)出電信號，由電磁閥的動作決定壓力油通往各換擋閥元件的流向，直至作用于自動變速器

39、中相應的換擋離合器、制動器等執(zhí)行元件上，以最終實現(xiàn)擋位的自動變換。通常兩個電磁閥可實現(xiàn)四個擋位，見表9-3。表9-3 本田雅閣換擋電磁閥工作狀況與擋位對照本田雅閣1擋2擋3擋4擋電磁閥A關（系統(tǒng)供油）開開關電磁閥B開（系統(tǒng)泄油）開關關最新型的自動變速器電子控制單元ECU，還可以使自動變速器取消模式選擇開關而由ECU進行自動模式選擇控制。此時，主要參考換擋手柄的位置、車速、節(jié)氣門的位置及其變化的速率等因素，自動選擇控制模式。如當操縱手柄位于前進低擋時，ECU只選擇動力模式。在前進D位時，節(jié)氣門變化速率低，即加速踏板被踩下的速率低時，選擇經濟模式；反之，節(jié)氣門的變化速率超過一定范圍時，則變換為動力

40、模式（節(jié)氣門開度過低則換擋規(guī)律仍選擇經濟模式）。(2)電控液壓式與液控液壓式自動換擋系統(tǒng)它們對于主油路壓力控制的目的是一致的，即滿足主油路油壓應能隨發(fā)動機的變化而變化，特別是滿足自動變速器在傳遞大功率、大轉矩時對換擋離合器、制動器等執(zhí)行元件液壓缸工作壓力較大的要求。兩種系統(tǒng)的不同之處在于，電控液壓式控制系統(tǒng)取消了液控液壓式控制系統(tǒng)中由節(jié)氣門拉索或節(jié)氣門真空罐控制的節(jié)氣門閥，而以一個脈沖式油壓電磁閥來產生節(jié)氣門油壓。電子控制單元ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器測得的節(jié)氣門開度信號，控制發(fā)往油壓電磁閥的脈沖信號的占空比，以改變油壓電磁閥排油孔的開度，使主油路油壓隨節(jié)氣門的開度而變化。一般地，節(jié)氣門開度越大，主油路油壓也越大。除此之外，當主油路壓力受到擋位、大氣壓力、液壓油溫度等因素的影響時，通過脈沖式電磁閥對其采取進一步的微細控制，還可以達到減少換擋沖擊、改善換擋品質的目的。(3)鎖止電磁閥采用脈沖式電磁閥，微電腦可以利用脈沖電信號占空比大小來調節(jié)鎖止電磁閥的開度，以控制作用在閉鎖離合器控制閥右端的油壓，由此調節(jié)閉鎖離合器控制閥左移時排油孔的開度，從而控制閉鎖離合器活塞右側油壓的大小(圖9-24)。圖9-24變矩器鎖止控制示意圖1-變矩器2-鎖止離合器3-脈沖式鎖止電