荣威汽车自动变速器电控故障诊断与维修研究论文.doc

常州机电职业技术学院 毕业设计（论文） 系 部： 汽车工程系 专 业： 汽车电子技术 题 目：荣威汽车自动变速器电控故障诊断与维修研究 指导者： 评阅者： 毕业设计（论文）中文摘要电控自动变速器(AT)由于具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠等优点，自20世纪80年代以来倍受各大汽车厂家重视，对其研究也在逐年增加力度。随着汽车工业的发展，对汽车的要求越来越高。各种先进的技术也应用于汽车中，其中之一就是故障诊断技术。故障诊断技术提高了汽车的安全性和稳定性，对于保护人生安全具有非常重要的意义。本论文首先总结变速器的种类、组成和特点，分析变速器的结构和工作原理，各种传感器和电磁阀的工作原理；其次给出自动变速器的诊断思路、方法、步骤和流程，阐述诊断分析中应注意的问题；最后对变速器使用过程中常见故障给予分析处理，以实现对汽车电控自动变速器的熟练使用。关键词：电控自动变速器；故障诊断技术；工作原理；故障分析毕业设计（论文）外文摘要Title：Roewe car automatic transmission electronic control research on fault diagnosis and maintenanceAbstract：Automatic Transmission(AT) have the advantages of high transmission efficiency, compact structure, reliable working etc. Since the 20th century 80 big auto makers value it, in the study of increasing strength year by year.With the development of automobile industry, the requirements for automobile have become more and more exigent. Fault diagnosis is among the advanced technologies which is applied to automobile. Fault diagnosis improves the safety and stability of automobiles and has great significance to the safety of people.Firstly, this paper mainly summarizes the category、composition and feature of the AT, analysing its structure and working principle and the working principle of all kinds of sensor and solenoid valve. Secondly, giving the diagnosis think、means、procedure and technological process of the AT. Expounding some problem of diagnosis analyzing. Finally, to analyse and deal with the conmon fault. In order to realize the automatic transmission of automotive electronic control of the skilled use.Key word：AT; Fault Diagnosis; Working Principle; Analysing the conmon fault目录1 诸论51.1研究目的及意义52 自动变速器的介绍62.1 液力变矩器72.2 主油路系统82.3 换挡信号系统93自动变速箱电控系统143.1传感器结构与原理153.2电磁阀183.3电子控制装置中各种开关信号的工作原理213.3.1 挡位开关信号213.3.2模式选择开关信号233.3.3 超速挡开关信号243.3.4 巡航控制信号243.4换档控制253.5 故障自诊断和失效保护273.6 电控系统故障诊断与分析283.6.1 常见故障分析方法283.6.2 电元件性能实验293.6.3 道路实验293.7 案例分析32结论35致谢36参考文献资料361 诸论 汽车传动系中变速的自动化是车辆发展的高级阶段，自动变速技术一直是人们追求的目标，它的发展经历了漫长的历程。随着变速理论与设计的不断完善，自动变速器已被广泛地应用于轿车、大客车、重型自卸车、越野车、货车与工程机械、拖拉机及履带车辆上。在应用过程中，自动变速技术也不断地完善和发展。1904年：美国通用汽车公司的凯迪拉克汽车采用了手操纵的三挡行星齿轮变速器。福特汽车采用了二挡行星齿轮变速器。1926年：别克小轿车上开始使用液力机械传动的变速器。1933年：美国的瑞欧汽车使用了一种半自动变速器。1938年：美国克莱斯勒汽车公司采用了液力偶合器，这为自动变速器的成功打下了基础，后来由液力变矩器代替液力偶合器。1940年：通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上采用了全自动变速器，它是由液力偶合器，四个挡位的行星变速器和自动换挡系统组成的。1948年：别克汽车上采用了全自动变速器。 与此同时，英国、联邦德国等国家生产的汽车也相继采用了自动变速器。自20世纪50年代起：美国福特、克莱斯勒及通用等公司均将多种型号的自动变速器投入批量生产。此后20年，英国、法国、意大利、原联邦德国、瑞典、日本等国都已成立了一批自动变速器的专业化生产公司和专业厂，如美国的阿利森、英国的伯格伐努、原联邦德国的ZF、意大利的菲亚特和日本的丰田等，而荣威使用的自动变速器Tiptronic技术变速器由保时捷发明并在1990年第一次出现在964 Carrera 2车型上。其实早在1969年，911就使用了一台名为Sportomatic的4速“准手自一体变速器”。但由于当时电控技术落后，大部分车型又被替换为手动变速箱。现在，此项技术由保时捷授权给日本AW爱信、德国ZF采埃孚以及其他车厂生产。1.1研究目的及意义 电控自动变速器不管是从乘坐舒适性能和汽车的动力性能，还是从汽车的使用寿命和行车安全方面，都比手动变速器高一个台阶，当然还有降低排放，车辆在坏路上的通过性能等优良特点。研究的目的就是为了防止故障的产生和产生故障时能分析故障原因所在，不需要盲目的寻找故障部位，意义就是为了能减少故障产生概率，减少维修工时，减少驾驶员的疲劳、提高汽车使用寿命。2 自动变速器的介绍 自动变速器种类很多，主要有液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)、无级自动变速器(CVT)。从技术发展角度看，关键是电子技术、电液控制技术和传感技术。自动变速器主要由液力变矩器、机械变速机构、阀体总成、电控系统等四个部分组成。前两个部分主要完成转矩与转速的调节，阀体总成完成液力控制，执行件为各档离合器与制动器，电控系统的核心为电子控制单元ECU，执行件为各种电磁阀。自动变速器的特点：自动变速器较手动变速器具有智能化程度高、换挡品质好、扭矩覆盖面大及结构紧凑等特点。当然也也存在一些缺点。自动变速器的优点:（1）自动变速消除了驾驶员换挡技术的差异性、（2）自动变速器提供了良好的传动比转换性能、（3）自动变速器改善了车辆的动力性和通过性、（4）自动变速器可减轻驾驶员疲劳强度，提高行车的安全性、（5）自动变速器可减少发动机排气污染。 自动变速器除具有以上优点外，还有一些缺点：（1）较手动变速器，自动变速器结构复杂，制造精度要求高，加工量大，制造难度大，成本高。（2） 传动效率低。一般液力传动效率最高可达80%90%，比机械传动效率低8%12%，但从整车效率看，通过采用与发动机的最佳匹配，遵循最佳换挡规律，并采用变矩器的锁止，增加机械挡数与采用超速换挡装置，可使其机械效率达到手动变速器的水平。（3） 由于自动变速器结构复杂，相应的维修技术也较复杂。要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检查分析的能力。2.1 液力变矩器液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上。它利用液力传动的原理，将发动机的动力传给自动变速器的输入轴。它具有以下作用：（1）起到自动离合器的作用，传递或不传递发动机扭矩至变速器。（2）减速增扭。（3）实现无级变速。（4）缓和冲击。（5）驱动控制系统的油泵。（6）起到飞轮的作用，使发动机转动平稳。简单的液力变矩器结构示意图及主要零件如图1所示，变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。图1 液力变矩器的结构示意图1-发动机曲轴；2-变矩器壳；3-涡轮；4-泵轮；5-导轮；6-导轮固定套管；7-从动轴各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则固定在不动的套管上。所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。液力变矩器的工作原理：液力变矩器的工作原理可以用两台电风扇作形象描述：一台电风扇接通电源就像变矩器中的泵轮，另一台电风扇不接电源就像变矩器中的涡轮。将两台电风扇对置，当接通电源的电风扇旋转时，产生的气流可以吹动不接电源的风扇使其转动。这样两个电风扇就组成了偶合器，它能够传递扭矩，但不能增大扭矩。变矩器起动时，从泵轮喷射出的自动变速器油ATF流入静止的涡轮中形成环流。当泵轮转速增高时，环流作用使涡轮的扭矩增大，涡轮开始缓慢地旋转，并逐渐加快，缩小了泵轮的转速差而提高了传动效率。此时是没有导轮的情况，相当于液力偶合器。当在泵轮和涡轮中安装了导轮后，当涡轮转动时，从涡轮流出的自动变速器油ATF有残留的动能，通过导轮加在泵轮上从而增大扭矩。泵轮与涡轮的转速差越大，扭矩增大也越快。液力变矩器之所以能起变矩作用，就是由于结构上比液力偶合器多了一个导轮。在自动变速器油ATF循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮输出的扭矩不同于泵轮输入扭矩。2.2 主油路系统因油泵由发动机直接驱动，故其理论泵油量与发动机转速成正比，液压油由油泵输出后进入主油路系统，从而使主油路系统压力发生变化。发动机高速时，泵油量多，主油路压力高，引起换挡冲击及泵油消耗功率增大；发动机低速时，泵油量少，主油路压力低，引起制动器、离合器打滑。为防止上述两种现象发生，油泵的泵油量应在发动机处于怠速时即可满足自动变速器各部分的所需，而在发动机转速增加时利用主油路系统中的主油路调压阀来调节压力，让多余的液压油返回油底壳，使主油路系统的压力稳定一定的范围之内。同时，主油路调压阀应能满足主油路系统在不同工况、不同挡位时，具有不同油压的要求：（1）油门开度较小时，自动变速器所传递的扭矩较小，离合器、制动器不易打滑，主油路压力可以降低。而当油门开度较大时，因传递的扭矩较大，为防止离合器、制动器打滑，主油路压力要升高。（2）汽车低速挡行驶时，所传递的扭矩较大，主油路压力要高。而在高挡行驶时，所传递的扭矩较小，可降低主油路油压，以减小油泵运行阻力。（3）倒挡的使用时间较少，为减小自动变速器的尺寸，倒挡执行机构做得较小（摩擦片数少），为防止打滑，主油路压力要比前进挡时有所提高。主油路调压阀通常采用阶梯型滑阀，如图3所示。它由上部的阀芯、下部的柱塞套筒及调压弹簧组成。在阀门的上端A处，受来自油泵的液压力的作用；下端则受到柱塞下部C处的来自发动机油门所控制的节气门阀的液压力的作用（该液压力与油门开度成正比关系），以及调压弹簧的作用力。柱塞上下两端的力的平衡，决定阀体所处的位置。若油泵泵油量增大，油压升高，作用在A处向下的液压力增大，推动阀体下移，出油口打开，液压泵输出的部分油液排回油底壳，使主油路压力调整到规定值。当油门开大时，发动机转速增加，油泵产生液压力也升高，A处向下的液压力增大，但此时受油门控制的节气门阀油压也增大，使得在C处向上的作用力也增大，于是主油路调压阀继续保持平衡，满足了油门开度大时对主油路油压增大的要求。倒挡时，手动阀打开另一条油路，将压力油引入主油路调压阀柱塞的B腔，使作用在下端向上的油压力增大，阀芯上移，出油口变小，主油路压力增高，从而满足了倒挡时油压较前进挡有所增大的要求。图2主油路调压阀的工作原理2.3 换挡信号系统给自动变速器提供换挡操纵的有两个换挡信号，即发动机负荷与转速。在液压控制系统中，这两个信号分别由节气门阀和速控阀提供。节气门阀：节气门阀受发动机加速踏板控制，是随节气门开度大小（即发动机负荷大小）而改变其输出油压力的液压阀，其输出油压与节气门开度成正比关系。此油压作为液压控制系统自动换挡的一个信号。节气门阀根据控制方式的不同分为机械式和真空式两种。在这里主要讲述一下真空式节气门阀。如图3所示，真空式节气门阀由真空气室、推杆和滑阀等组成。上部被膜片隔开的真空气室通过软管与发动机节气门后的进气管相通，与膜片相连的推杆则在膜片弹簧的作用力下将滑阀的阀芯往下推。阀芯上有三个油道口：进油口A与主油路相通，出油口B输出节气门阀油压，泄油口C用以泄油。从出油口B输出的油压流至阀芯底部，其液压作用力使滑阀芯上移，与膜片弹簧的作用力平衡。油液从进油口A到出油口B或出油口B到泄油口C，均要经阀口节流。图3 真空式节气门阀1-真空气室；2-膜片弹簧；3-膜片；4-推杆；5-滑阀；A-主油路进油口；B-节气门油压出油口；C-泄油口；D-真空接口当节气门开度较小时，进气管的真空度大，真空室膜片对阀芯向下的推力减小，阀芯上移，节流口变小，输出油压减小；当节气门开度大时，进气管真空度小，真空室膜片对阀芯向下的推力增大，阀芯下移，节流口变大，输出油压力增大；当节气门开度维持不变时，阀芯维持在将进油口A、泄油口C两口关闭的平衡状态，输出油压不变，若此时减速小开度则通过C泄油使输出油降低，反之增大开度，则从进油口A进油使输出油增大。速控阀：速控阀也称为调速器，其作用是为自动变速器换挡控制提供一个随车速变化的控制油压。该油压与节气门阀油压一起共同控制换挡阀的工作。它一般安装在自动变速器的输出轴上，随输出轴一起转动，或者安装在自动变速器的壳体上，通过齿轮与输出轴相连。其基本原理是利用离心力来控制滑阀阀芯的位置，来控制速控阀油压的大小。双级式速控阀的结构如图5所示，重块为初级飞块，滑阀为次级飞块的一种安装在输出轴上的双级式速控阀。进油孔与主油路相通，出油孔输出速控阀油压，泄油孔用来泄油以调节速控阀油压。图4 节流式双级速控阀1-滑阀；2-重块；3-进油孔；4-出油孔；5-输出轴；6-销轴；7-弹簧；8-调速器外壳；9-泄油孔在低速区工作时，重块在离心力的作用下外移，并通过弹簧带动滑阀一起外移，打开进油孔，主油路压力油经进油孔节流减压后成为速控阀油压。作用在油阀上的速控阀油压向下的作用力使油阀下移，关小进油孔，直至速控阀油压的作用与离心力平衡时，关闭进油口，速控阀输出油压不变。双级式速控阀工作特性曲线如图5所示，因重块质量大，随着车速提高，输出轴转速升高，离心力增大，速控阀油压急剧升高。图5 双级式速控阀工作特性曲线图换档阀：换挡阀工作原理示意图如图6所示，换挡阀的位置取决于两端控制压力的大小。当右端的速控阀油压低于左端的节气门阀油压和弹簧作用力之和时，换挡阀保持在右端；当右端的速控阀油压高于左端的节气门阀油压和弹簧作用力之和时，换挡阀移至左端。换挡阀改变方向时，主油路的方向发生变化，以实现不同的挡位。在图6中，当换挡阀从左端移至右端时，自动变速器升高1个挡位；反之则降低1个挡位。由此可知，自动变速器的升挡和降挡完全受节气门阀油压和速控阀油压控制。节气门阀油压大小反映的是油门的开度大小，速控阀油压大小反映的车速大小。若汽车行驶时油门开度保持不变，车速低时换挡阀在左端处于低挡，随着车速升高至规定值将推动换挡阀移至右端升入高挡，这个车速的规定值称为升挡车速（或升挡时刻）。当油门开度增大时，节气门阀油压增大，从而使相应的升挡速控阀油压增大即升挡车速将增大，这种规律十分符合汽车的实际使用要求。因每个换挡阀只有两个工作位置，只能在2个挡之间变换，故对三挡自动变动器而言要设置两个换挡阀，对四挡自动变速器而言要设置3个换挡阀，它们的工作原理完全一样，只是控制的挡位不同而已。图6 换档阀工作原理示意图1-换档阀；2-弹簧；3-主油路进油孔；4-至低档换档执行元件；5-至高档换档执行元件；6、7-泄油孔；P1-速控阀油压；P2-节气门阀油压；F-弹簧力蓄压减震器：蓄压减振器也称贮能减振器。常见的蓄压减振器由减振活塞和弹簧组成，如图7所示，图中的3个蓄压减振器分别与3个挡位换挡执行元件的油路相通，对应在各挡起作用。蓄压减震器的主要目的是使液压缸内压力升高速度减缓，离合器、制动器接合柔和，减小换挡冲击。图7蓄压减震器1-减震活塞；2-减震弹簧；A、B、C-同换档执行元件油路；D-节气门油压3 自动变速箱电控系统电子控制系统的结构、原理：自动变速器电子控制系统由传感器、执行元件和变速器控制单元（ECU）组成。传感器主要包括车速传感器、节气门位置传感器、转速传感器、发动机水温传感器、变速器油温度传感器等，用来检测车速、节气门开度、冷却水温及其他一些状态，并以电信号形式输入到电控单元。电控单元有的是采用专用控制电脑(即AT ECU)，有的是与发动机共用一个控制电脑。电控单元根据各传感器输入的信号确定控制时刻和控制参数，发出电信号到执行元件。图8 电子控制系统3.1传感器结构与原理（1）节气门位置传感器：用以检测发动机节气门开度的大小，是自动变速器换挡控制的一个重要依据。图9是自动变速器通常采用的线性节气门位置传感器。节气门轴带动线性电位计和怠速开关的滑动触点。 图9 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。当节气门开度不同时，电位计电阻不同，这样节气门开度的变化被转变为电阻或电压信号输入电子控制单元，电子控制单元就可获得节气门变化的信号和变化的速率，以此作为其控制不同行驶条件下的挡位变换的重要依据。（2）车速传感器：车速传感器主要有磁电感应式车速传感器、霍尔式车速传感器、光电式车速传感器，以下主要对磁电感应式具体分析。图10是一种磁电感应式的车速传感器，它固定于自动变速器输出轴附近的壳体上，靠近安装在输出轴上的停车锁止齿轮或感应转子。用于检测自动变速器输出轴的转速，并换算成汽车行驶的车速，它也是自动变速器换挡控制的一个重要依据。当输出轴转动时，停车锁止齿轮或感应转子的凸齿不断靠近或离开车速传感器，感应线圈内的磁通量发生变化，从而产生交流感应电压。电子控制单元根据感应电压脉冲频率的大小计算出车速。车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内，这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，用于保证电子通讯不产生中断，防止造成驾驶性能变差或其他问题。图10 车速传感器1-输出轴；2-停车锁止车轮；3-车速传感器（3）输入轴转速传感器：图11是输入轴转速传感器，用以检测自动变速器输入轴转速信号，该信号使电子控制单元对换挡过程的控制更为精确，同时该信号与发动机转速信号比较可计算出液力变矩器的传动比，优化油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程，改善换挡质量，提高汽车的行驶性能。其结构、工作原理与车速传感器相同。图11 输入轴转速传感器1-行星齿轮变速器输入轴；2-输入轴转速传感器（4）油温传感器：图12是液压油温度传感器，用以检测液压油的温度，作为电子控制单元进行换挡控制、油压控制和锁止离合器控制的依据。油温传感器位于油底壳内阀板上，内部结构为一热敏电阻，其阻值随温度发生变化，通常温度越高，阻值越小，电子控制单元根据其阻值的变化计算出油温。图12液压油温度传感器 1-滑板；2-液压油温度传感器3.2电磁阀电子控制装置中的执行器是各种电磁阀。电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。常见电磁阀的有开关式和脉冲线性式两种。开关式电磁阀：开关式电磁阀的作用是开启或关闭自动变速器油路，可用于换挡及液力变矩器的锁止离合器的控制。图13是开关式电磁阀，由电磁线圈、衔铁、阀芯和回位弹簧等组成。它只有两种工作状态：全开或全关。图中当线圈不通电时，阀芯被油压推开，打开泄油孔，该油路压力泄为0；当线圈通电时，电磁力将阀芯左移，关闭油路压力。图13 开关式电磁阀1-电子控制单元（ECU）；2-电磁线圈；3-衔铁和阀芯；4-阀球；5-泄油孔；6-主油道；7-控制油道脉冲线性式电磁阀：图14是脉冲线性式电磁阀，它的结构与开关式电磁阀相似，也是由电磁线圈衔铁、阀芯或滑阀等组成。图14 脉冲线性式电磁阀1-电子控制单元（ECU）；2-电磁线圈；3-衔铁和阀芯；4-滑阀；5-滤网；6-主油道；7-泄油孔；8-控制油道脉冲线性式电磁阀用来控制油路中的油压。通电后，电磁力使阀芯或滑阀开启泄油孔，压力下降；不通电，在弹簧作用下阀芯或滑阀关闭泄油孔，压力上升。其控制电信号为一个频率固定的脉冲电信号，脉冲电信号使电磁阀不断反复地开启和关闭泄油孔，电子控制单元通过改变每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比例即所谓的占空比来控制油路压力。占空比控制也称电控脉宽调制技术，它是通过电子控制装置对加在工作执行元件上一定频率的电压信号进行脉冲宽度的调制，以实现对所控制的执行元件工作状态精确，连续的控制。占空比实质上是指受控制的电路被接通的时间占整个电路工作周期的百分比。图15是占空比与油路压力成反比关系图。即电流接通的时间A与整个周期所占的时间A+B的比值。图15 脉冲线性式电磁阀的控制信号脉冲线性电磁阀的结构与开关式电磁阀相似，也是由电磁线圈、衔铁、阀芯或滑阀等组成，它通常用来控制油路中的油压如蓄压器背压控制和液力变矩器锁定控制。负载循环式电磁阀可以在一个周期中自由地被控制通电与断电的比率(从0100)。它用一定的频率(般用50Hz)重复通电与断电，不断打开和关闭排油孔，把控制液压阀的压力调至规定值。当电磁线圈通电时，电磁力使阀芯或滑阀阀开启，液压油经泄油孔排出，油路压力随之下降，当电磁线圈断电时，阀芯或滑阀在弹簧弹力的作用下将泄油孔关闭，使油路压力上升。即通电时卸压，断电时保持油压，这样通电与断电的比率越低，控制压力越高，从而系统油路也越高。脉冲线性式电磁阀和开关式电磁阀的不同之处在于控制它工作的电信号不是恒定不变的电压信号，而是具有固定频率的脉冲电信号，电磁阀在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔，电脑通过改变每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比率，称为占空比（占空比：在一个脉冲周期内，通电时间长为A，断电时间长为B，占空比=A(A+B)100)，一个脉冲信号周期中，对高电平在整个周期所占的百分率的调节又称为占空比调节。占空比与平均电压的关系式：Va=TONTPV式中，Va为电平电压；V为平均电压；TON为高电平通电时间；TP为一个信号周期。占空比系数=高电平导通时间TON一个信号周期时间TP变化范围为0100，从而改变电磁阀开启和关闭的时间比率，来控制油路的压力。占空比愈大，经电磁阀泄出的液压油愈多，油路压力愈低，反之，占空比愈小，油路压力愈大。如果电磁阀失效或其它故障，则电磁阀暂停工作，油路压力为最大以保证行驶，也即起到安全保护作用。3.3 电子控制装置中各种开关信号的工作原理在自动变速器的控制中开关信号也起到重要的作用。开关信号包括：挡位开关信号、模式选择开关信号、超速挡开关信号、制动开关信号、强制降挡开关信号、巡航控制信号等。3.3.1 挡位开关信号挡位开关装在变速器壳体的手动阀摇臂轴或换挡杆上，由换挡杆进行控制，相应的挡位显示在仪表板上，它由几个触点组成，当选档杆拨于不同的位置时，接通相应的触点，电脑根据被接通的触点测得选档杆的位置，以便按不同的程序控制自动变速器的工作，如图16所示。挡位开关具有下列功能：图16 档位开关端子图图17档位控制示意图P位1，5通P位指示灯亮，2，3通起动电路接通R位4，5通R位指示灯亮，ECT接受R位信号N位5，8通N位指示灯亮，2，3通起动电路接通D位5，9通D位指示灯亮S位5，7通S位指示灯亮，ECT接受S位信号L位5，6通L位指示灯亮，ECT接受L位信号图18 档位开关指示换挡杆位置：换挡杆的位置信号利用档位开关传给变速器控制系统，挡位开关电路见图18所示，开关内的触点通过多种组合(开和关)将换挡位置P，R，N，D，3，2和L传给变速器控制单元。倒挡信号灯的开启：当换挡杆置于R位时，接通倒车灯继电器，倒挡信号灯开启。空挡启动：发动机只有当换挡杆在位置P或N时才能启动。挡位开关将选挡杆位置处于P或N时的信号传给启动继电器，使点火开关能工作。同时，在挂前进挡时中断起动机，即防止起动机在汽车行驶时啮合。3.3.2模式选择开关信号 模式选择开关又称程序开关，用于选择自动变速器的控制摸式，即选择自动变速器的换挡规律，以满足不同的使用要求。图19为一个安装在换档操纵换挡杆旁的模式开关。自动变速器ECU存储器内存有2挡位、L挡位、锁定模式以及模式选择开关选择的换挡程序。图19 模式选择开关及电路连接模式选择开关般有2种或3种工作方式，通常在开关上的标注是：E(Economy)、P(Power)/S(Sport)、N(Normal)、M(Manual)及S(Snow)。常见的控制模式大致有以下几种：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。当自动变速器在经济模式下工作时，其换挡规律使汽车在行驶过程中，发动机经常在经济转速范围内运转，降低了燃油消耗。发动机转速相对较低时就会换入高挡，即提前升档，延迟降挡。动力/运动模式(Power或Sport)该模式以汽车获得最大动力性为目标设计换挡规律。当自动变速器在动力模式下工作时，其换挡规律使汽车在行驶过程中，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。常规模式(Normal)常规模式的换挡规律介于经济模式与动力模式之间。它使汽车既保证了一定的动力性，又有较好的燃油经济性。手动模式(Manual)该模式让驾驶员可在14挡之间以手动方式选择合适的挡位，使汽车好像装用了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。雪地模式(Snow)在该模式下变速器以高挡(3挡)起步，这样，即使汽车起步时油门踏板被踩到底，也能保证驱动轮不会出现打滑。3.3.3 超速挡开关信号超速挡开关通常安装在自动变速器操纵换挡杆上如图20，用于控制自动变速器的超速挡。如果超速挡开关打开，变速器操纵换挡杆又处于“D”位，则自动变速器随着车速的提高而升挡时，最高可升到超速挡；而开关关闭时，无论车速怎样高，自动变速器都不能升至超速挡。图20超速档开关及电路连接在驾驶室仪表板上，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。3.3.4 巡航控制信号有些车辆设有巡航控制系统，在交通情况比较好的情况下启动巡航控制系统可以减轻驾驶员的劳动强度。巡航控制系统与变速器ECU的连接情况如图21所示。图21 巡航控制系统与变速器ECU连接3.4 换档控制换档控制即控制自动变速器的换档时刻，也就是在汽车达到某一车速时，让自动变速器升档或降档，它是自动变速器电脑最基本的控制内容。自动变速器的换档时刻，即换档车速，包括升档车速和降档车速，它对汽车的动力性和燃料经济性有很大的影响。对于汽车的某一特定行驶工况来说，都有一个与之相对应的最佳换档时刻或换档车速，电脑应使自动变速器在汽车的任意行驶条件下都按最佳换档时刻进行换档，从而使汽车的动力性和燃料经济性等各项指标达到最优。汽车的最佳换档车速主要取决于汽车行驶时的节气门开度，如图22所示，不同节气门开度下的最佳换档车速可以用自动换档图来表示。由图中可知，节气门开度愈小，汽车的升档车速和降档车速愈低；反之，节气门开度愈大，汽车的升档车速和降档车速愈高。这种换档规律十分符合汽车的实际使用要求，例如，当汽车在良好路面上缓慢加速时，行驶阻力较小，节气门开度也小，升档车速可相应降低，即可以较早地升入高档，从而让发动机在较低的转速范围内工作，减少汽车油耗；反之，当汽车急加速或上坡时，行驶阻力较大，为保证汽车有足够的动力，节气门开度加大，换档时刻应相应延迟，也就是升档车速应相应提高，从而让发动机工作在较高的转速范围内，以发出较大的功率，提高汽车的加速和爬坡能力。图22 自动换档图1-实线表示汽车加速时的升档规律 2-虚线表示汽车减速时的降档规律汽车自动变速器的选档杆或模式开关处于不同位置时，对汽车的使用要求也有所不同，因此其换档规律也应相应的调整，电脑将汽车在不同使用条件下的最佳换档规律以自动换档图的形式贮存在电脑存储器内。在汽车行驶中，电脑根据空档起动开关和模式开关的信号从存储器内选择出相应的自动换档图，再将车速传感器和节气门位置传感器测得的车速、节气门开度与自动换档图进行比较，根据比较结果，在达到设定的换档车速时，电脑便向换档电磁阀发出电信号，以实现档位的自动变换。四速自动变速器控制系统中的换档电磁阀通常有二个或三个。大部分日本轿车自动变速器，如丰田、马自达轿车等采用二个换档电磁阀，一部分欧美轿车自动变速器，如奥迪、福特轿车等采用三个电磁阀。控制系统通过这些换档电磁阀开启或关闭(通电或断电)的不同组合来组成不同的档位，不同厂家生产的自动变速器换档电磁阀的工作组合与档位的关系都不完全相同。换挡控制原理：车辆行驶过程中，EC-AT控制单元根据选挡杆的位置、车速信号、节气门位置传感器信号、模式选择开关信号及OD开关信号等，选择和确定自动换挡图及换挡的范围，然后向电磁阀(A和B或1号和2号)传递电信号，两个电磁阀的通电或断电的组合来决定使用第几挡。另外，选挡杆的不同位置带动了手动阀的滑动，从而在油路上限制了挡位的变换范围。图23是电子控制换挡的原理框图。图23 电控换档原理3.5 故障自诊断和失效保护为了及时地发现电子控制装置中的故障，并在出现故障时尽可能使自动变速器保持最基本的工作能力，以维持汽车行驶，便于汽车进厂维修，电子控制自动变速器的电子控制装置大都具有故障自诊断和失效保护功能。这种电子控制装置在电脑内设有专门的故障自诊断电路，它在汽车行驶过程中不停地监测自动变速器电子控制装置中所有传感器和部分执行器的工作，一旦发现某个传感器或执行器有故障，它立即采取以下几种保护措施：在汽车行驶时，仪表盘上的自动变速器故障警告灯亮起，以提醒驾驶员立即将汽车送至维修厂检修。目前，大部分汽车是以超速档指示灯“O/D OFF”作为自动变速器故障警告灯的，若超速档指示灯亮起后，按动超速档开关也不能将它熄灭，即说明电于控制装置出现故障。将检测到的故障内容以故障代码的形式贮存在电脑的存储器内，只要不拆除汽车蓄电池，被测到的故障代码就会一直保存在电脑内，即使是汽车行驶中偶尔出现的一次故障，电脑也会及时地检测到，并记录下来。在维修时，检修人员可以采用一定的方法将贮存在电脑内的故障代码读出，为查找故障部位提供可靠的依据。电脑按设定的失效保护程序控制自动变速器的工作，保持汽车的基本行驶能力，在这种工作状态下，自动变速器的性能或多或少地受到影响。传感器出现故障后，电脑所采取的相应的失效保护功能主要有：节气门位置传感器出现故障时，电脑根据怠速开关的状态进行控制，当怠速开关断开时（加速踏板被踏下），按节气门开度1/2进行控制，同时节气门油压为最大值；当怠速开关接通时（加速踏板完全放松），按照节气门处于全闭状态进行控制，同时节气门油压为最小值。车速传感器出现故障时，电脑不能进行自动换档控制，此时自动变速器的档位由选档杆的位置决定，在D位和S位(或2)固定为超速档或3档，在L(或1)位固定为2档或1档，或不论选档杆为任何前进档，都固定为1档，以保持汽车最基本的行驶能力。许多车型的自动变有两个车速传感器，其中一个用于自动变速器的换档控制，另一个为仪表盘上车速表的传感器，这两个传感器都与电脑连接，当用于换档控制的车速传感器损坏时，电脑可利用车速表传感器的信号来控制换档。输入轴转速传感器出现故障时，电脑停止减转矩控制，换档冲击有所增大。液压油温度传感器出现故障时，电脑按液压油温度为80进行控制。执行器出现故障后，电脑所采取的相应的失效保护功能主要有：换档电磁阀出现故障时，不同的电脑有两种不同的失效保护功能。一种是不论有几个换档电磁阀出现故障，电脑都将停止所有换档电磁阀的工作，此时自动变速器的档位将完全由选档杆的位置决定：在D位和S(或2）位时被固定为3档，在L（或1）位时被固定为2档。另一种是几个换档电磁阀中有一个出现故障时，电脑控制其他无故障的电磁阀工作，以保证自动变速器仍能自动升档或降档，但会失去某些档位，而且升档或降档规律有所变化，例如，可能直接由1档升至3档或超速档。锁止电磁阀出现故障时，电脑停止锁止离合器控制，使锁止离合器始终处于分离状态。油压电磁阀出现故障时，电脑停止锁止离合器控制，使油路压力保持为最大。3.6 电控系统故障诊断与分析20世纪80年代中期，日本第一大汽车生产厂家丰田公司成功的研制出了具有超速档的电控液力自动变速箱。这一创造的出现，又为自动变速箱的发展推向了一个新的阶段。到90年代后期，美国的三大汽车公司先后推出了自己的电控液力自动变速箱，从此自动变速器的发展开始进入电控阶段，液控自动变速箱逐渐被淘汰出局。随着计算机的发展，电控自动变速器在电控方面的技术逐渐走向成熟。一些高尖端技术也逐渐被运用到自动化控制上，例如：模糊控制理论，蓝牙技术，CAN总线等。例如大众公司的01N，01M和01V型等均在不同程度上采用这些技术。雪铁龙公司的AL4自动变速箱，实现了全自动控制，P,R,N,D以及倒档位置均采用了电磁阀控制，并且创下了自动变速箱电磁阀最多的纪录。这标志着从21世纪开始，自动变速箱在可靠性，换档的平顺性等各方面均有了很大的提高，满足了人们对汽车人体化设计的理念的要求。3.6.1 常见故障分析方法 （1）故障树分析法：“故障树”诊断分析法是汽车诊断中常用的方法之一。“故障树”分析法亦称为“树枝图”分析法，他是根据汽车的工作特征和技术状况之间的逻辑关系构成的树枝状图形来对故障的发生原因进行定性分析，并能运用逻辑代数运算对故障出现的条件和概率进行定量估计。这是一种可靠性分析技术，它普遍应用于汽车复杂动态系统的分析。 “故障树”分析法用于汽车诊断，不仅可以分析由单一缺欠所导致的系统故障，而且还可以分析两个以上零件同时发生故障时才发生的系统故障。因此为了能更加形象的俄表示出自动变速器常见故障的形势和原因，现特以故障树的形式将自动变速器常见故障及原因表示附图中。（2） 传统路线分析法：自动变速器中各档位的转换和动力传递，是通过齿轮机构进行的，那么在各个档位时，有哪些换档执行元件参与了工作，动力经过那些机构和齿轮进行传递呢？我们可以通过传动路线分析法进行分析判断。传动路线在故障诊断中的作用于分析方法：传动路线分析法在故障诊断中有以下几个方面：a)确定动力在传递过程中所经过的路线及运用的元件b)根据动力的传递路线来确定各档工作时所运用得换档执行元件c)根据换档执行元件的运用表和传动图，来确定传动路线和其它元件的工作情况d)根据传动路线情况来分析与档位有关的故障及相应传动元件的应力情况。根据换档执行元件的运用表和传动图，来确定传动路线和其他元件的工作情况，这种方法可以用来确定与档位有关的故障。3.6.2 电元件性能实验(1)目的:电元件参数的检测，是判定电元件好坏的根据，它包括了：电元件本身、线路、ECT中的相关电路。多数电元件为体外拆检式，应利用线路图就车检测。(2)方法:检测各电元件的电阻值、电压值、通断动作声，判定其好坏。检测内容如下：A、各种电磁阀的电阻值是否正常？B、各种电元件的电路是否正常？C、传感器的输出信号是否正常？D、执行元件通、断电试验时，动作是否清脆灵活？ E、发动机和AT的搭铁线回路的电阻值是否正常？应1，这一点往往被忽视，致使回路不畅而控制失灵。3.6.3 道路实验 在维修前或维修后进行，是进一步检查AT的使用性能。即：起步加速性能、换档性能、TCC锁止性能、驱动模式选择性能。及有无噪声、发热、打滑、振动等方面的故障。有助于故障的确定和维修质量的监控。试验方法:（1）D档时升档、降档换档规律的试验：节气门开度和车速的对应关系，叫：“换档规律”。不同的节气门开度，必然对应不同的换档点，其换档时的车速值与节气门开度的大小是正比关系。即：小开度、低车速即升档；大开度、高车速才升档。为此，可采用节气门半开或全开状态下路试，可将加速踏板固定在半开位置，以TPS输出的电压值为准。例如：荣威950AT的TPS全开V=4.5V；半开V=2.25V 。A、升档试验连接好仪器，道路平坦，手柄在D档，使OD/SW-ON，踩下加速踏板，起步加速行驶，直至全开或半开，到达规定的最高车速。试出此过程中升档时和锁止时，所对应的车速值。要求： (a)、发动机转速一般不高于3500r/min； (b)、无噪声、发热、冲击、脱档现象； (c)、各档的升档点符合该车的规定值，这是竣工交车的依据B、降档试验节气门应以全开状态试验，OD/SW-ON，在平路上加速行驶。当达到最高车速后，即转入连续上坡的道路上加速行驶，进行自动降档试验。试出上坡过程中，锁止断开和降档时对应的车速值。如因很难找到合适的连接坡道，多依平路升档试验时，全开和半开的两次数据为准。 12款荣威950AT换档规律表： 平路升档和锁止规律表： Km/h节气门开度12档23档34档锁止接通半开TPS=2.25V3337636994100110116全开TPS=4.5V556199105155161156162 上坡降档和锁止规律表： Km/h节气门开度43档32档21档锁止断开全开TPS=4.5V13714387934248146152C、必要的说明：(a)相邻两档的降档车速比升档车速低1015Km/h，此差值叫：“迟滞值”。迟滞的目的：是为了防止当车速接近换档点时，出现“忙乱换档”现象，保持稳定车速，减小离合器及制动器摩擦片的磨损。(b)如无扫瞄仪监控，可根据转速表和车速表两指针的瞬时变化情况，粗略地查出升档、降档的反应。例如：升档时车速表明显上升，转速表明显下降此为对道路适应能力的反应。降档时车速表明显下降，转速表明显上升此为行驶阻力增大的反应。(c)如不符合规定值，应检查控制油压、电元件好坏、离合器及制动器的好坏。（2）换档冲击试验：在平坦路上等速行驶，突然放松加速踏板，接着又加速行驶，会出现档位的转换，转换时应平顺柔和，发动机振动小。如冲击过大，说明换档品质差。原因是：换档控制油压过高、蓄压缓冲器失效、单向节流阀失效、离合器及制动器摩擦片磨损、行星排轴窜量过大、TPS和VSS信号失准等故障。（3）手动2档和L档性能试验：A、手柄在1档位，起步加速行驶，不应有升入2档的显示或感觉，只能是高转速、低车速行驶。松开加速踏板，应有明显的反拖降速感觉，即：“发动机制动作用”良好。否则，说明1档离合器、制动器及相关的单向自由轮F打滑。B、在1档位行驶中，可将手柄移入2档位，车速应明显的提高，不应有再升档或降档的显示或感觉。否则，说明2档离合器、制动器及相关的单向自由轮F打滑或换档信号有误。C、在D档行驶中，车速不超过50Km/h时，也可将手柄移止2档和1档，汽车应明显的降速增扭，并有更大的反拖制动感觉为好。 （5）倒档R性能试验：汽车仃稳后，手柄移入R档，略踩加速踏板，应能迅速倒车为好。否则，说明R档离合器及制动器打滑。 （6）驻车档P性能试验：将车仃在大于9%的坡道上，手柄移入P档，松开驻车制动器，应不溜车为好。否则，说明是P档制动爪的机械故障。 （7）其他驾驶模式的性能试验：不少高档乘用车的电控自动变速器，具有多种驾驶模式(驱动模式)控制开关，该车系的中都有其换档规律值，模式的选择决定于路面的好坏和驾驶者的意图。 A、正常驾驶模式Norm即常用的驾驶模式。它的换档规律介于动力模式和经济模式之间，兼顾了