汽車電子控制技術(shù)-5

7.汽車電子控制技術(shù)Electronic

Control

Technologyfor

Automobile5第七章自動變速器自動變速器概述液力變矩器變速齒輪機構(gòu)自動變速器供油系統(tǒng)自動變速器操縱機構(gòu)典型自動變速器無級變速電子控制系統(tǒng)簡介第五節(jié)自動變速器操縱機構(gòu)一、電子控制系統(tǒng)㈠信號輸入裝置㈡執(zhí)行器㈢ECU㈣換擋控制過程

二、自動變速理論三、自動變速器換擋圖一、電子控制系統(tǒng)信號輸入裝置、ECU、執(zhí)行機構(gòu)㈠信號輸入裝置傳感器：節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器、油溫傳感器。信號開關(guān)：超速擋開關(guān)、模式選擇開關(guān)、空擋起動開關(guān)等。1.傳感器⑴節(jié)氣門位置傳感器與發(fā)動機ECU共用一個節(jié)氣門位置傳感器，其形式多為可變電阻式（怠速觸點、電位計）。V傳感器與ECU連接傳感器工作電壓Vc=5節(jié)氣門開度信號VTA怠速觸點信號IDL搭鐵端子E傳感器輸出特性檢測原理：怠速觸點信號端子IDL輸出U=0；節(jié)氣門開度信號端子VTA輸出Us=0.5V；節(jié)氣門全閉，ECU則判定為怠速。怠速觸點信號端子IDL輸出U=+BV；節(jié)氣門開度信號端子VTA輸出Us略＞0.5V；節(jié)氣門部分打開，ECU則判定為部分負(fù)荷。怠速觸點信號端子IDL輸出U=+BV；節(jié)氣門開度信號端子VTA輸出Us=+5V；節(jié)氣門全開，ECU則判定為大負(fù)荷。⑵發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器一般為磁感應(yīng)式，由信號輪和傳感

器頭組成。信號輪安裝在曲軸尾部并隨其旋轉(zhuǎn)，傳感器頭

固定在飛輪殼上。信號電壓將隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速。⑶車速傳感器①磁感應(yīng)式：由信號輪和傳感器頭組成。信號輪安裝在變速器輸出軸上并隨其旋轉(zhuǎn)，傳感器頭固定在變速器殼體上。信號電壓將隨變速器輸出軸轉(zhuǎn)速的變化而變化，從而檢測汽車車速，作為換擋控制的主要依據(jù)。②笛簧開關(guān)式笛簧開關(guān)由小玻璃管內(nèi)安裝的兩個細(xì)長觸頭（鐵、鎳磁性材料）構(gòu)成。觸頭的開閉，受車速表軟軸驅(qū)動的磁極控制，從而產(chǎn)生隨車速變化的脈沖信號送給ECU用于進(jìn)行換擋控制。③光電式設(shè)置在組合儀表內(nèi)。結(jié)構(gòu)：齒扇轉(zhuǎn)子——軟軸驅(qū)動。光電耦合器：◆發(fā)光二極管◆光電三極管◆控制電路⑷輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器電磁感應(yīng)式；安裝在變速器輸入軸附近；用于檢測輸入軸轉(zhuǎn)速，以便更精確地控制換擋過程。⑸變速器油溫傳感器負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻式；安裝在變速器油底殼內(nèi)的液壓控制閥板上，用于

檢測變速器油溫，以作為ECU進(jìn)行換擋控制、油壓控制、鎖止離合器控制的依據(jù)。⒉控制開關(guān)⑴超速擋開關(guān)安裝在變速器操縱手柄上，用于控制自動變速器超速擋。在駕駛室儀表板上，設(shè)置“O/D

OFF”指示燈，用于顯示超速擋開關(guān)的狀態(tài)。功用：汽車行駛中，控制自動變速器何時進(jìn)入超速擋。

超速擋開關(guān)設(shè)置在換擋桿上，超速切斷指示燈安裝在組合儀表板上。超速擋使用條件：平坦、較好路面行駛；選擋桿置于“D”位；

節(jié)氣門開度85%以上；

車速60Km/h；變速器油溫70℃以上。工作情況：未按下超速擋開關(guān)時，超速擋控制電磁閥斷電關(guān)閉，同時2號電磁閥通電打開，來自手控閥的油壓不能進(jìn)入3-4擋換擋閥上端，3-4檔換擋閥將始終處于上位，變速器只能工作在3擋。按下超速擋開關(guān)后，超速擋控制電磁閥通電打開，同時2號電磁閥斷電關(guān)閉，來自手控閥的控制油壓進(jìn)入

3-4擋換擋閥上端，迫使3-4擋換擋閥下移，接通通往制動器B0的油壓通路，變速器才能進(jìn)入超速擋工作。手控閥的控制油壓進(jìn)入3-4擋換擋閥上端，迫使3-4擋換擋閥下移，接通通往制動器B0的油壓通路，變速器才能進(jìn)入超速擋工作。⑵模式選擇開關(guān)①經(jīng)濟模式以獲得最佳燃油經(jīng)濟性為目標(biāo)設(shè)計換擋規(guī)律；②動力模式以獲得最大動力性為目標(biāo)設(shè)計換擋規(guī)律；③標(biāo)準(zhǔn)模式介于經(jīng)濟模式和動力模式之間；④手動模式以手動方式選擇合適擋位。⑶空擋起動開關(guān)是多功能開關(guān)：控制起動繼電器，還可將變速器換擋桿位置信息送給ECU。將信號“N”、“2”、“L”信號（高電位有效）輸入ECU，無信號輸入，判斷變速器處于“D”位。㈡執(zhí)行器電控系統(tǒng)的執(zhí)行元件是電磁閥。按其作用不同可分為：換擋電磁閥、鎖止電磁閥、調(diào)壓電磁閥。按其工作方式不同可分為：開關(guān)式電磁閥、脈沖式電磁閥。開關(guān)式電磁閥作用：開啟和關(guān)閉變速器液壓油路，用于控制換擋閥和液力變速器的鎖止電磁閥。脈沖式電磁閥作用：控制油路中油壓的大小。㈢電子控制器ECU⒈ECU工作原理中央處理器CPU每隔一定時間取一次輸入信號，處理這些信息（車速、節(jié)氣門開度等），并從存儲器中“讀出”預(yù)置的該節(jié)氣門開度下的最佳換擋點速度，與當(dāng)時采樣的車速比較后，判斷是否換擋，如需換擋

則通過接口發(fā)出換擋指令，再通過電磁閥實現(xiàn)升擋或

降擋。①快松油門，提前換高擋；②急踩油門，提前降低擋；③將擋位桿置于低位，限制換擋范圍。⒉ECU的功能⑴換擋正時的控制（換擋點控制）換擋規(guī)律—換擋車速與節(jié)氣門開度的關(guān)系是通過實驗事先確定好的。①經(jīng)濟換擋規(guī)律②標(biāo)準(zhǔn)換擋規(guī)律③動力換擋規(guī)律經(jīng)濟換擋規(guī)律標(biāo)準(zhǔn)換擋規(guī)律動力換擋規(guī)律⑵變矩器鎖止離合器閉鎖正時控制ECU存儲了不同擋位不同換擋模式下的閉鎖工作程序，通過控制鎖止電磁閥來控制鎖止離合器的結(jié)合與分離。注：以下四種情況將會強制解除閉鎖：①IDL觸點接通；②冷卻水溫低于70℃；③CCS工作，車速低于預(yù)置車速，但高于10km/h；④制動開關(guān)接通。⑶超速行駛控制選擋桿置于“D”位，超速開關(guān)接通，在符合超速行駛條件下，汽車超速行駛。優(yōu)點：降低油耗，減少噪聲。

以下兩種條件將解除超速行駛：冷卻水溫低于70℃CCS工作，車速低于預(yù)置車速，但高于10km/h。⑷發(fā)動機扭矩控制換擋時，為使換擋平順，會暫時使發(fā)動機點火時間滯后，點火延遲，使發(fā)動機扭矩下降。⑸自診斷功能⑹失效安全保護功能電磁閥1#失效D位—“3擋”或“OD”擋2位—“3擋”L位—“1擋”或“2擋”電磁閥2#失效1#、2#均失效D位—“1擋”或“OD”擋2位—“1擋”或“3擋”L位—“1擋”或“2擋”

D位—“OD”擋2位—“3擋”L位—“1擋”主車速傳感器失效，啟用輔助車速傳感器。㈣換擋控制過程⒈手動閥功用：依選擋桿位置不同：“L”、“2”、“D”、“N”、“R”、“P”，分別將主油路油壓導(dǎo)入

相應(yīng)的管路。結(jié)構(gòu)：手動滑閥；通過連桿與變速器選擋桿連接；控制滑閥移動進(jìn)行油路切換。

控制過程（見以下控制過程圖）⒉換擋閥自動變速器通常采用三個換擋閥，分別由三個換擋電磁閥來控制，并通過三個換擋閥之間油路互鎖作用，實現(xiàn)四個擋位的變換。⑴

1－2換擋閥⑵

2－3換擋閥⑶

3－4換擋閥⑴

1－2換擋閥作用：控制自動變速器在1檔和2檔之間變換。工作：當(dāng)ECU不對電磁閥②通電時，管路壓力作用在閥芯上端，迫使閥芯下移，變速器進(jìn)入1檔。當(dāng)ECU對電磁閥②通電時，作用在閥上端管路壓力由電磁閥②排放掉，閥芯在彈簧作用下上移，變速器進(jìn)入2檔。⑵

2－3換擋閥作用：控制變速器在2檔和3檔之間變換。工作：當(dāng)ECU對電磁閥①通電時，作用在閥芯上端管路壓力由電磁閥①排放掉，閥芯在彈簧作用下上移，變速器進(jìn)入2檔。當(dāng)ECU使電磁閥①斷電時，管路壓力作用在閥芯上端，使閥芯下移，變速器進(jìn)入3檔。⑶

3－4換擋閥作用：控制變速器在3檔和4（OD）檔之間變換。工作：當(dāng)ECU對電磁閥②通電時，作用在閥芯上端管路壓力由電磁閥②排放掉，閥芯在彈簧作用下上移，變速器進(jìn)入3檔。當(dāng)ECU使電磁閥②斷電時，管路壓力作用在閥芯上端，使閥芯下移，變速器進(jìn)入4檔。⑷三個換擋閥在不同擋位時閥芯所處位置電◆磁閥①②1-2閥2-3閥3-4閥1擋onoff1-2閥下位2-3閥上位3-4閥上位2擋onon1-2閥上位2-3閥上位3-4閥上位3擋offon1-2閥上位2-3閥下位3-4閥上位⒊綜合控制過程⒋鎖止離合器控制閥鎖止離合器控制閥包括：鎖止電磁閥、鎖止信號閥、鎖止繼動閥。⑴鎖止電磁閥NO.3鎖止電磁閥采用脈沖式。ECU通過控制輸出脈沖信號占空比的大小，調(diào)節(jié)鎖止電磁閥的開度，以控制作用在鎖止信號閥和鎖止繼動閥上的油壓。⑵鎖止信號閥由滑閥和彈簧組成。受控于鎖止電磁閥，控制來自B2

的管路壓力，何時作用于鎖止繼動閥。⑶鎖止繼動閥由滑閥和彈簧組成。根據(jù)鎖止信號閥的鎖止信號，通過改變通往變矩器的ATF的流向，使液力變矩器內(nèi)

的鎖止離合器適時地結(jié)合與分離。⑷鎖止控制原理及控制過程鎖止電磁閥通電，閥門打開泄壓，鎖止信號閥閥芯上移，使B2

的管路油壓作用于鎖止繼動閥下端，使閥芯上移，鎖止離合器結(jié)合。鎖止電磁閥斷電，閥門關(guān)閉，鎖止信號閥閥芯在管路油壓作用下下移，B2

的管路油壓不再作用于鎖止繼動閥下端，而油泵來的管路油壓作用于鎖止繼動閥上端，使閥芯下移，使通向液力變矩器的

ATF改變流向，鎖止離合器分離。自動變速器電子控制系統(tǒng)（18m）二、自動變速理論⒈自動換擋規(guī)律：就是各擋位間的自動換擋時刻隨換擋參數(shù)變化的規(guī)律。換擋控制的要求：⑴主要控制要求是動力性和燃油經(jīng)濟性按動力性確定的換擋規(guī)律為最佳動力性換擋規(guī)律；按經(jīng)濟性確定的換擋規(guī)律為最佳競技性換擋規(guī)律。⑵滿足各種道路和各種行駛工況的要求雪地行駛、坡道行駛、短時超車加速行駛等。⑶能體現(xiàn)個性，符合駕駛愿望⒉換擋參數(shù)反映發(fā)動機和汽車工作情況的參數(shù)是油門開度

和車速。這兩個參數(shù)作為確定擋位的基本換擋參數(shù)。⑴用油門開度和車速可以分析動力性和燃油經(jīng)濟性按動力性和經(jīng)濟性確定換擋規(guī)律⑵發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為輔助參數(shù)鎖止離合器的打滑控制中的主要控制參數(shù)，另外當(dāng)車速傳感器失效時作為替代參數(shù)。三、自動變速器換擋圖⒈換擋圖的識讀⒉換擋圖的運用⒈換擋圖的識讀⑴簡化換擋圖：不帶鎖止裝置

的四擋自動變

速器換擋圖。換擋是由油門開度和車速來

確定的，因此，換擋圖一般以節(jié)氣門的相對開度為縱坐標(biāo)，車速

(或輸出軸轉(zhuǎn)速)為橫坐來作出。⑵換擋曲線分布的一般規(guī)律換擋曲線：實線為換上擋線、升擋曲線、換高檔曲線；虛線為換下?lián)蹙€、降擋曲線、換低擋曲線。①換高檔曲線位于換低擋曲線之右方；②換高檔曲線位于換低擋曲線之下方；③換低擋曲線位于同級換高檔曲線之左上方，有些AT換低擋曲線甚至位于次級換高檔曲線之左上方。

這樣的設(shè)計是通過降擋“滯遲”避免在換擋點附近的頻繁換擋。⑶鎖定圖及其讀圖方法自動變速器往往帶有液力變矩器鎖止離合器，其換擋圖均含有鎖止離合器工作曲線——鎖定圖。最簡單的鎖定圖可與換擋曲線合為一體，僅在某

擋換擋曲線相應(yīng)車速處作出標(biāo)記，沒有繪鎖定曲線。鎖定一般只受車速的控制，只要車速達(dá)到設(shè)定值，

就接通鎖止離合器，接實現(xiàn)“鎖定”；當(dāng)車速降至

某一值，即解除鎖定。圖2中：當(dāng)變速器由3擋換入0／D擋運行時，只要車速超過60km／h，鎖止離合器便被鎖定；而為了避免繁頻的鎖止-釋放動作，鎖止解除的車速(虛線)要較3→O／D曲線為低，以實現(xiàn)鎖定解除的“滯遲”。現(xiàn)代EC—AT換擋鎖定圖通常采用陰影法表示⒉換擋圖的運用⑴在換擋圖上確定正確換擋點換擋圖最主要的功用是作為評價實際自動變速器換擋性能的依據(jù)，即變速器實際換擋動作是否發(fā)生在各換擋曲線之上。如果是(或發(fā)生在其附近)，則變速器換擋性能良好；如果偏離曲線較多，則變速器換擋性能不良，便應(yīng)找出其原因，并予以排除，否則將影響汽車的動力性和經(jīng)濟性，及變速器的使用壽命。實際換擋點正好落在換擋曲線上的情況是很少的，這是由于節(jié)氣門設(shè)定誤差、車速誤差、操作誤差、換擋動作誤差等多種因素造成的。一般實際換擋車速與換擋圖的換擋車速誤差在10％以內(nèi)是可以接受的，15％以上應(yīng)視為不正常。確定換擋點的方法在換擋圖上尋找正確換擋點的方法很簡單，先設(shè)定汽車行駛的油門開度(如20％)，用直尺從縱坐標(biāo)該節(jié)氣門開度(20％)處引一根與橫坐標(biāo)平行的直線，該直線與各換擋曲線交點的橫坐標(biāo)值即為自動變速器按該曲線進(jìn)行換擋的標(biāo)準(zhǔn)車速。⑵運用鎖定圖檢驗鎖止?fàn)顟B(tài)與換擋圖一樣，節(jié)