自动变速器电控系统故障诊断与分析

1、吉林大学本科生毕业论文姓名：韩洪飞学号：01000076学院：汽车工程学院专业：汽车电子控制专业论文题目：自动变速器电控系统故障诊断与分析指导教师：职称：2011年01月15日摘要针对汽车自动变速器电控系统的结构，分析速比电子阀、锁止电子阀、调压 电磁阀、蓄压器调节电磁阀、强制离合器电磁阀的控制原理；介绍自动变速器低 啊弄系统的一般诊断方法，电控系统检测（包括故障码检查、手动挡实验和控制 功能的检测），手动挡试验（包括手动操纵试验和手动电磁阀试验），控制功能的 检测（包括传感器、执行器的检测）。关键词：自动变速器；电控系统；分析；诊断1 GPS控制网的建立11.1概述1自动变速器由变扭器、齿轮

2、传动机构、液压控制系统、电子控制系统及冷却润滑系统组成。 其中，电控系统采用微机控制，提高了自动变速器的技术性能，同时，在进行自动变速器故 障诊断与分析过程中，电控系统的检测成为一个重要因素。自动变速器电控系统的功能主要包括：换挡控制，主油压控制，强制离合器控制，变扭器锁 止离合器控制，缓冲控制等。1电控系统的组成自动变速器电控系统由有关的传感器、执行器和控制器组成。1.1电控系统的传感器自动变速器电控系统的传感器将车速、发动机负荷、油温、档位等与档位控制相关的工况信 息转换为电信号，输入自动变速器的控制器。电控系统常用的传感器如表1所示。在采用局域网控制技术的车型上，一些与发动机控制系统、A

3、BS控制系统等公用的传感器 信号（如车速传感器、节气门位置传感器、水温传感器等），通过局域网数据通道输入自动 变速器控制器。例如，克莱斯勒（CHRYSLER）41TE自动变速器电控系统，通过CCD总线传送的信号有： 水温、环境温度、发动机转速、怠速设定值、制动信号、巡航信号、进气压力；采用独立传 感器的信号有蓄电池电压、点火开关、节气门位置、曲轴位置、涡轮转速（输入轴）转速、 档位位置、L/R档压力开关、2/4档压力开关、超速档压力开关等。1.2电控系统的执行器电控系统的执行器有速比电磁阀、锁止电磁阀、调压电磁阀、蓄压器调节电磁阀、强制离合 器电磁阀、缓冲电磁阀等。1.2.1液压电磁阀的类型自

4、动变速器液压系统的电磁阀按其控制信号有开关型、比例型和占空比型。开关型电磁阀由 微机输出的开关信号控制，电磁阀的状态有通、断两种位置。比例型电磁阀有比例电磁铁控 制节流阀，节流阀的输出压力与电磁铁的输入电流成线性比例关系。占空比型电磁阀由微机 输出的占空比信号控制，电磁阀的阀心伸缩有无数个位置。开关型电磁阀用于换挡油路控制、 锁止离合器控制，比例型或占空比型电磁阀用于换挡油路、主油压、蓄压器背压等液压控制。 电磁阀按其控制液压油路的流向分为二通型和三通型。二通型电磁阀可控制某一油路保压或 排空，所谓常保压式二通型电磁阀，是指当该电磁阀断电时，将其所控制的油路与给压油路 导通，使其压力升高；当该

5、电磁阀通电时，将其所控制的油路与泄压油路导通，使其排空。 所谓常排空式二通型电磁阀，是指当该电磁阀通电时，将其所控制的油路与给压油路导通， 使其压力升高；当该电磁阀断电时，将其所控制的油路与泄压油路导通，使其排空。三通型电磁阀可控制某一油路换向。当电磁阀通、断电时，阀心打开一个油孔，同时关闭另 一个油孔，使控制油路与打开的油孔相通。1.2.2电磁阀的应用方式自动变速器电磁阀的应用有2种方式，一种方式是在微机程序控制下适时通断液压油路，使 作用在液压阀一端的压力发生变化，推动滑阀移位，控制有关的液压油路转换。这种类型的 电磁阀为开关型二通电磁阀。这种应用方式称为液压阀作用式，可以概括为：自动变速

6、器微 机f电磁阀f液压阀f执行器油路f执行器。自动变速器电磁阀应用的另一种方式是在微机程序控制下。适时调节液压油路转换和油液压 力变化，控制有关的液压执行元件充油或排油。这种类型的速比电磁阀一般为占空比型三通 电磁阀。微机以合适的占空比信号控制速比电磁阀调节油液压力变化，以实现液压执行元件 的接合、分离动作。这种应用方式为执行器作用式，可以概括为：自动变速器微机一电磁阀 一执行器油路一执行器。2. 3电磁阀的基本功能速比电磁阀的应用有液压阀作用式和执行器作用式2种方式，液压阀作用式是速比电磁阀在 微机程序控制下适时通断液压油路，使作用在自动变速器液压系统自动换档阀一端的压力发 生变化，推动滑阀

7、移位，控制有关的液压执行元件充油或排油。实现速比转换。这种类型的 速比电磁阀一般有2个以上。为开关型二通电磁阀。速比电磁阀应用的另一种方式是执行器 作用式，速比电磁阀在微机程序控制下，适时调节液压油路转换和油液压力变化，控制有关 的液压执行元件充油或排油，实现速比转换。这种类型的速比电磁阀一般为占空比型三通电 磁阀。微机以合适的占空比信号控制速比电磁阀调节油液压力变化，可实现液压执行元件的 接合、分离动作较为理想。锁止电磁阀的功能是控制变扭器的锁止离合器接合或分离。采用 液压阀作用式或执行器作用式。在微机程序控制下，锁止电磁阀适时通断液压油路，调节锁 止离合器继动阀动作变换油路或直接变换油路，

8、使锁止离合器动作，实现机械锁止或柔性锁 止。锁止电磁阀一般有1个或2个，为开关型、比例型或占空比型电磁阀。调压电磁阀的功 能是根据自动变速器的工况变化，适时调节液压系统的主油压、蓄压器背压、液压执行元动 作油压等。调压电磁阀一般均通过控制相应的调节阀动作，实现对应的液压控制。调压电磁 阀一般有1个或2个，为开关型或占空比型电磁阀。蓄压器调节电磁阀的功能是在速比变换 过程中，调节蓄压器的背压，使对应液压执行元件的缓冲效果更加理想。蓄压器调节电磁阀 采用执行器作用式，为占空比型；也可采用液压阀作用式，为开关型。强制离合器电磁阀的 功能是在滑行行驶时。根据自动变速器工况的变化，适时调节液压系统油路转

9、换，推动强制 离合器调节阀动作，使强制离合器进油接合，可实现发动机制动功能；使强制离合器泄油可 解除发动机制动。2速比电磁阀控制原理速比变换控制系统的功能是：速比油路变换，液压执行元件动作缓冲。电控自动变速器利用 速比电磁阀控制速比变换油路。速比电磁阀的应用方式有液压阀作用式和执行器作用式2 种。液压执行元件的动作缓冲一般通过调节蓄压器背压或主油压来实现。速比变换控制系统 的组成包括：手动控制阀，换档阀。速比电磁阀，蓄压器，液压执行元件离合器，制动器）。 单向轮等。液压阀作用式速比电磁阀有独立型和组合型两类。1独立型速比电磁阀独立型速比电磁阀的典型控制原理如图l所示。每个独立型速比电磁阀通过动

10、作通断油路， 直接控制某个自动换档阀移位动作。2组合型速比电磁阀组合型速比电磁阀的控制原理如图2所示。一个速比电磁阀通过动作通断油路，控制2个自 动换档阀移位动作；另一个速比电磁阀控制一个自动换档阀移位动作。3执行器作用式速比电磁阀执行器作用式速比电磁阀在微机程序控制下。适时调节液压油路转换和油液压力变化，控制 有关的液压执行元件充油或排油，实现速比转换。这种类型的速比电磁阀一般为占空比型三 通电磁阀。微机以合适的占空比信号控制速比电磁阀调节油液压力变化，以实现液压执行元 件的接合、分离动作。执行器作用式速比电磁阀的控制原理如图3所示。4速比变换控制系统的故障特征速比电磁阀堵塞、卡滞、不动作。

11、换档阀卡滞、泄漏；换档阀弹簧异常；换档阀装配不当。手动阀卡滞、泄漏；弹簧异常、装配不当。单向阀、方向选择阀等异常。油路泄漏。3锁止电磁阀控制原理1锁止离合器控制的要求变扭器内部的锁止离合器接合后，可利用机械摩擦传递扭矩，机械效率得以提高，改善了自 动变速器车辆的燃油经济性。锁止离合器控制条件包括：自动变速器在较高档位行驶，如超 速档、直接档、2档等；车速和节气门开度进入锁止控制的设定范围。锁止离合器解除锁止 的工况：发动机水温低于60C；发动机节气门关闭；车辆处于制动状态；巡航加速工况。 锁止离台器的控制有液压控制和微机控制2种方式。变扭器锁止方式有机械锁止和柔性锁止 2种。在锁止控制的范围内

12、。车速较低时进入柔性锁止，利用摩擦元件之间的滑差，得到较 高的传动效率；在车速较高时进入完全锁止即机械锁止状态，传动效率为100%。2锁止控制电磁阀锁止离合器的动作由锁止继动阀控制，锁止继动阀由作用在滑阀两端的锁止控制液压信号调 节。根据锁止离合器控制条件，锁止控制液压信号综合车速、档位、水温、发动机工况、行 驶状态等。锁止控制液压信号的方案有：锁止信号阀控制，锁止控制电磁阀控制，锁止信号 阎与锁止控制电磁阀控制3种。3_2_1锁止电磁阀控制锁止离合器锁止离合器的动作由锁止继动阀调节，当锁止继动阀的滑阀移动时，控制油液进入变扭器内 部锁止离合器的背面，而正面的油液经由继动阀控制泄放，在两面压差

13、的作用下，锁止离合 器压紧，实现锁止。相反，当继动阀的滑阀相反移动时，控制油液进入锁止离合器的正面、 背面，流出变扭器后经由继动阀进入散热器，在回位弹簧的作用下，锁止离合器分离。自动变速器微机根据有关工况信号分析判断后，控制锁止电磁阀动作。锁止电磁阀为二通占 空比型在较高占空比控制信号时，锁止电磁阀控制泄压孔开度较大，管路压力降低，控制锁 止继动阀移位，节流孔开度变大。使锁止离合器接合压力增大；当占空比控制信号为100% 时，锁止离合器完全接合。相反，在较低占空比控制信号时，锁止电磁阀控制泄压孔开度较 小，管路压力升高。控制锁止继动阀移位，节流孔开度减小，使锁止离合器接合压力降低。 当锁止电磁

14、阀断电时，完全关闭泄压孔。使锁止离合器完全分离。2. 2锁止电磁阀与锁止信号阀控制锁止离合器当锁止电磁阀断电时，油路保压，锁止信号阀移位，同时，使锁止继动阀移位，油液进入锁 止离合器与变扭器内壁之间，锁止离合器分离。当锁止控制电磁阀通电时，油路泄压，锁止 信号阀移位，同时，使锁止继动阀移位，锁止离合器与变扭器内壁之间的油液排空，锁止离 合器接合。3变扭器故障特征变扭器内部单向轮不能单向锁止。通过失速实验可以分析变扭器内部单向轮故障。变扭器内部油路堵塞。c锁止离合器动作不良：打滑；分离不清或不能分离；粘结。锁止离合器动作不良多由阀 体控制油路或变扭器内部油路堵塞引起。变扭器异响。变扭器异响的原因

15、有2个：一是阀体控制油路或其内部油路堵塞，使变扭 器内部油液异常流动；二是变扭器内部的导轮与泵轮、涡轮发生运动干涉。变扭器泄漏。变扭器的焊缝处易发生泄漏。变扭器毂偏摆。4调压电磁阀控制原理自动变速器微机根据工况信号分析判断后，控制调压电磁阀动作，实现主油压的调节，以适 应自动变速器各种工况的要求。调压电磁阀为比例型电磁阀或占空比型电磁阀。调压电磁阀 为=通占空比型。在较高占空比控制信号时，调压电磁阀控制泄压孔开度较大，直接控制有 关管路压力降低；或控制一个调节阀动作，产生压力信号驱动液压调节阀移位。使主油路压 力降低。相反，在较低占空比控制信弓时，调压电磁阀控制泄压孔开度较小，有关管路压力 或

16、主油路压力升高。当调压电磁阀断电时，完全关闭泄压孔，有关管路压力或主油路压力可 达最大值。1主油压的调节自动变速器微机控制管路油压的调节，有以下模式。随节气门开度变大，管路压力升高。在R档时，较D档管路压力较高。该模式是适应自 动变速器大负荷工作时，液压执行元件需要较高的油压作用。在发动机制动工况下，提高管路压力，使有关液压执行元件的接合力增火。C.在液压控制系统的换档过程中+适当降低管路压力，使有关液压执行元件的接合较为平 顺，避免换档冲击。d.随油液温度变化，自动变速器微机控制调压电磁阀工作，调节管路压力。当油液温度低 于一 IOC时，粘度较大，流动性较差，自动变速器微机控制管路压力达最大

17、值，加快油液 的流动速度，避免有关液压执行元件动作迟滞。当油液温度在一 10-60OC之间时，适当降低 管路压力，避免有关液压执行元件接合粗暴，减缓换档冲击。4-2主油压控制系统的故障特征调压电磁阀堵塞、卡滞、不动作。油压调节阀卡滞、泄漏，弹簧异常、装配不当。有关油路泄漏。5强制离合器电磁阀控制原理自动变速器在速比转换过程中，利用单向轮的单向锁止作用对行星齿轮机构的元件进行约 束，可以避免换档冲击。但是，利用单向轮的单向锁止作用实现行星齿轮机构的动力传递的 速比，由于单向轮相反方向的单向自由作用，不能实现行星齿轮机构动力的逆向传递，即没 有发动机制动。在需要发动机制动的工况下，必须约束单向轮相

18、反方向的单向自由作用，才 能实现发动机制动。自动变速器微机根据驾驶员的操作以及工况信号分析判断后，输出开关 信号控制强制离合器电磁阀动作，产生的油压信号驱动强制离合器控制阀动作，最终实现强 制离合器的动作。6蓄压器调节电磁阀与缓冲电磁阀在换档过程中，由于存在控制油压的突变以及动摩擦系数向静摩擦系数的转变，使换档执行 元件的摩擦力矩发生突变，引起换档冲击。随发动机负荷的变化，换档执行元件的接合冲击 强度亦不同，因此，必须对换档执行元件的动作油压进行适当控制。蓄压器调节电磁阀的作 用是控制蓄压器的背压，在传递较大扭矩工况时，蓄压器调节电磁阀增大蓄压器的背压，提 高其缓冲作用。发动机节气门开度较大时

19、。蓄压器背压亦随之增大。蓄压器调节电磁阀为占 空比型或比例型。在较高占空比控制信号时，蓄压器调节电磁阀控制泄压孔开度较大，蓄压 器背压降低。相反，在较低占空比控制信号时，蓄压器调节电磁阀控制泄压孔开度较小，蓄 压器背压升高。当蓄压器调节电磁阀断电时，完全关闭泄压孔，蓄压器背压可达最大值。缓 冲电磁阀为占空比型或比例型。在较高占空比控制信号时，缓冲电磁阀控制泄压孔开度较大， 控制管路压力降低；或控制液压调节阀动作，使管路压力或主油路压力降低。相反，在较低 占空比控制信号时，缓冲电磁阀控制泄压孔开度较小，管路压力或主油路压力升高。当缓冲 电磁阀断电时.完全关闭泄压孔，管路压力或主油路压力达最大值。

20、7电控系统的检测7. 1检测故障码7. 1. 1 一般原则如果自动变速器故障灯异常，电控系统存在故障码，首先应检查有关元件、电路。若有故障 码存在。则大多数情况下是电控系统确有故障，也会有不同程度的故障症状。在某些情况下， 虽有故障码存在但电控系统不一定有故障，这是因为外界各种千扰、检测人员的误操作、相 关的机械或液压系统故障的影响、虚假的故障码等。当有故障症状出现时，一定有故障，但 不一定有故障码，因为故障码是由微机的自诊断系统定义的，凡不受微机监测的故障点，均 无法定义故障码。例如：未被微机监测的机械性故障，如离合器、制动器打滑等。自诊断系 统就无法识别，但自动变速器有故障症状。总之，有故

21、障码电控系统不一定有故障，没有故 障码自动变速器不一定没有故障。7. 1. 2故障码分析案例一辆丰田T0Y0TA PREvIA 汽车，装备 U241E电控自动变速器，vIN 码： JTEGD34M7O0101291，已经行驶18万km，高速行驶中故障灯亮，读取故障码为P0710（自 动变速器油温过高）。同时，驾驶员感觉车辆行驶无打滑等异常现象。针对该故障，此前已 3次换油、清洗，曾发现油液脏污。该车入厂检查时油液洁净。无异味。根据读取的故障码。 指示自动变速器油温过高。首先检查自动变速器油温传感器。在25C时测量其电阻值为 3. 5kll；在l1OoC时测量其电阻值为250n。断定油温传感器正

22、常。检查油温传感器线路， 无短路、断路。分析认为，触发自动变速器油温故障码的原因除油温传感器及其线路外，还 有微机故障和自动变速器内部液压机械系统两个方面。微机故障不作为首先考虑的因素。如 果自动变速器内部摩擦片打滑、液压油路循环不良，可能引起油温过高。为测试自动变速器 内部摩擦片是否打滑，进行失速实验。D档失速转速为21oor / arin； 1R档失速转速为2300r /arin。均未超过规定值，结果正常。须特别注意。失速实验只能检测部分离合器、制动器 是否打滑，再根据此前3次换油、清洗中曾发现油液脏污，判断自动变速器油温过高是自动 变速器内部摩擦片打滑或液压油路循环不良所致。拆检自动变速

23、器，发现1一R档制动器 摩擦片严重磨损。回位弹簧脱落，卡环磨损；2档离合器毂一端磨损。更换修理包及磨损的 元件后，故障排除。7. 2手动档试验手动档试验是自动变速器故障诊断的重要方法之一。-_ja动档试验的目的为区分故障点是在 电控系统还是在自动变速器内部的液压机械系统。手动档试验有两部分内容。7. 2. 1手动操纵试验断开自动变速器的全部换档控制电磁阀的插接器，操纵杆置于P、R、N、D、3、2、L各位 置，进行行驶试验。将实际行驶的速比与该自动变速器的标准速比比较。若结果异常，则故 障点在自动变速器内部的液压机械系统；若结果正常，则应继续进行手动电磁阀试验。例如 丰田TOYoTA A140E

24、自动变速器的标准速比如表2所示。7. 2. 2手动电磁阀试验操纵杆在P、R、N、D、3、2、L各位置，按照微机程序控制的各换档电磁阀状态，人工对 应控制各换档电磁阀通电或断电。实现各速比油路的转换，行驶试车。若结果异常，则故障 点在自动变速器内部的液压机械系统；若结果正常，则故障点在电控系统。例如 FOtlD AX0DE自动变速器的换档电磁阀状态如表3所示。须特别注意。若手动操纵试验结果正常，还不能确定自动变速器的液压机械系统正常；若手 动电磁阀试验结果异常，则可断定故障点在自动变速器的液压机械系统。这是因为在手动操 纵试验中，有部分液压系统的油路、机械系统工作，另一部分油路、机械系统不T_作

25、; 只 有在手动电磁阀试验中，液压系统的全部油路和机械系统均工作，故其试验结果是否正常， 可全面反映自动变速器液压机械系统的性能。7. 2. 3手动档试验应用案例一辆FORD SABLE（黑貂）轿车。装备AX0DE电控自动变速器。故障现象为行驶中档位始终 在3速，不能自动换档。利用手动档试验区分故障点是在电控系统或是在自动变速器内部的 液压机械系统。首先进行手动操纵试验，对比表2,操纵杆置于D位置时，试验结果正常。 须特别注意，该自动变速器若不继续进行操纵杆置于其它位置的手动操纵试验。不进行手动 电磁阀试验，则可能得出“故障点在电控系统”的错误判断。将操纵杆置于2、L位置，进 行手动操纵试验，发现自动变速器有打滑现象。按照表3进行手动电磁阀试验，发现自动变 速器有打滑现象。综合以上分析，确认自动变速器的液压机械系统和电控系统均存在故障。 检查自动变速器控制电磁阀的插接器，发现有一个插头弯曲，不能插入插孔；拆检自动变速 器，发现有一组摩擦片严重磨损。更换电磁阀插接器及连线，更换自动变速器修理包，故障 排除。7. 3控制功能的检测从车辆起步到最高速的加速、减速行驶过程中，在故障状态下监测电控系统传感器信号、执 行器的动作是否正常。传感器信号的检查包括传感器和信号线路，对需要工作电压的传感器 应检查其工作电压。传感器的信号特征与检测见表1。执行器的检查包括执行器、控制信号 和