自动变速器AT8.4日

1江苏大学汽车与交通工程学院车辆工程系—田晋跃

Telmail：tianjinyue@2主要参考书1.《现代汽车新技术概论》，田晋跃主编，北京大学出版社。20102.《车辆自动变速器构造原理与设计方法》，田晋跃主编，

北京大学出版社。20093.《车辆液压传动与控制技术》，田晋跃主编，北京大学出

版社。20113自动变速器汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器AT无级式机械自动变速器CVT有级式机械自动变速器AMT、DCT液压传动自动变速器HST其中最常见的是液力自动变速器AT、无级变速器CVT。4主要内容1.基本结构2.工作原理3.控制系统567完成自动变速器设计涉及的技术

整车集成匹配标定AMT子系统集成控制单元网络协议控制策略执行机构离合器电控油门制动故障诊断产品应用★★★★★

★★★制造★

★★

系统级设计★★★★★★★★★★仿真环境★

★

★★★

试验测试★★

★★

9主要部件及特点结构及功能动力传递路线油路结构及工作电控系统故障诊断自动变速器AT——主要内容OPTIMASONATA10内

容1.优良的起步性能及提速性能(优良的应答性)2.实现超车性能、提高空燃比1.采用铝质油泵(轻量化)2.冲压工艺（增加耐磨性）2.锁止离合器控制1.5个电磁阀各级变速挡独立控制♣可实现手动变速感驾驶(可执行2挡起步)♣用可变变速模式实现驾驶员习惯控制♣上、下坡路实现驾驶员习惯控制项

目一般轻量化阀体IVEC控制SPORT模式

自动变速器——主要特点OPTIMASONATA11内容1.采用OWC

(改善1-2档换档冲击现象)2.控制原理:升2挡之前先解除LR压力(N=2000rpm附近)滤芯使用寿命长，一般不需要更换(变速器内部)2.消除2挡CREEP现象，保持1挡状态(消除2-1SHOCK现象)1.N-D/N-R时执行反馈控制及离合器对离合器控制

通过学习、控制整个驾驶过程，维持最佳挡位

1.尾气排放模式控制及超低温模式控制2.油温可变控制(保护ATF)项目采用OWC主滤芯优化变速感（在KMAT中D档是2档起步，会有冲击或唑车现象其他控制学习控制自动变速器——主要特点12变矩器壳主滤芯T/M壳副滤芯油底壳后壳自动变速器结构、特点13▶4A/T结构LR2NDUDRVSODTCON自动变速器结构、特点部件记号功能UnderDriveClutchUD1、2、3档时传递动力

ReverseClutchRVS倒挡时传递动力ODLR2NDOWCOverDriveClutch

OneWayClutchLow

&

ReverseBrake

2ND

Brake

3、4档时传递动力1档及倒挡时，固定前排齿圈

2、4挡时固定后排中心轮约束前排齿圈逆时针旋转方向14泵轮涡轮导轮锁止离合器自动变速器——液力变矩器15◎泵轮泵轮隔板涡轮毂叶片自动变速器——液力变矩器16◎涡轮涡轮隔板花键叶片自动变速器——液力变矩器17◎导轮内圈叶片花键毂单向离合器自动变速器——液力变矩器18◎单向离合器楔块固定圈内圈自动变速器——液力变矩器19◎锁止离合器DCC锁止离合器减震弹簧摩擦片自动变速器——液力变矩器20LRBrakeUDClutch2ndBrakeRVSClutchODClutch输出输入自动变速器结构、特点21LRODUDRVS2ND自动变速器结构、特点22输出行星支架OD行星支架后排行星齿轮前排行星齿轮自动变速器结构、特点23自动变速器结构、特点24自动变速器结构、特点相关部件(离合器-UD)25输出行星支架OD2ND、RVS自动变速器结构、特点UDL/R、OWC26自动变速器结构、特点阀体总成27SwitchV/VODCtrl’V/VLRCtrl’V/VREDCtrl’V/VUDCtrl’V/V2NDCtrl’V/V自动变速器结构、特点阀体总成（上半部）DCCCtrl’V/V28自动变速器结构、特点电磁阀29L/R降压阀及主油压阀球、弹簧倒挡单向阀球及弹簧REVERSECHECKBALL自动变速器结构、特点阀体总成（下半部）30DCC控制阀Failsafev/vARegulatorvalveFailsafev/vBT/Convertor

阀阀体总成（下半部）自动变速器结构、特点31L/R转换阀球UD钢球及

弹簧OD钢球

及

弹簧自动变速器结构、特点阀体总成（下半部）32L/RbrakeUDclutch2’ndclutchODclutch滤网2’ndbrake油封L/RbrakeUDclutch2’ndclutchODclutch蓄压器自动变速器结构、特点33滤网2档制动器油封畜压器必须先取出2档制动器的油封才能从箱体上拆卸动力系统零件，否则会损坏油封。确认每个蓄能器的位置和弹簧的颜色及数量。-L/Rbrakeaccumulator-UDclutchaccumulator-2’ndbrakeaccumulator-ODclutchaccumulator(fromtop)自动变速器结构、特点34蓄压器结构

&压力补偿Ex离合器或制动器活塞弹簧T/M壳体有蓄压器无蓄压器时间压力压力补偿自动变速器结构、特点35Objectives-储能

(hydraulicpressure)-当电磁阀动作时可以吸收油压的波动

-和弹性元件类似

-使离合器和制动器动作更加平稳，减少换档冲击

Identification在四个畜能器的活塞中共有三个大弹簧和四个小弹簧。

如图所示这些弹簧有不同的颜色。被清洁后的畜能器才可安装。AccumulatorsAccumulatorSpringColorLow-reverseBrake2NoneUnderdriveClutch2YellowSecondBrake2BlueOverdriveClutch1None自动变速器结构、特点36LR–无色2ND–青色UD–黄色OD–无色自动变速器结构、特点37工作太阳轮（A）齿圈（B）行星架（C）变速比增速固定驱动驱动逆转减速固定逆转增速驱动固定20-80=-0.25A-B-8020=-4.0-BA2020+80=0.2AA+B自动变速器－动力传递行星齿轮38工作太阳轮（A）齿圈（B）行星架（C）变速比固定增速驱动固定驱动减速驱动固定减速8020+80=0.8BA+B20+8080=1.25A+BB20+8020=5.0A+BA自动变速器－动力传递行星齿轮39自动变速器－动力传递两组行星齿轮40

变速档L/RBRAKE2NDBRAKEUDCLUTCHODCLUTCHRVSCLUTCHP,NOWCR1234自动变速器－动力传递各档位工作要素表41

输入轴U/D离合器L/R制动器O/D

离合器2ND制动器倒档离合器自动变速器－动力传递各工作要素42

低&倒档制动器(LR)UD离合器(UD)倒档离合器(RVS)OD离合器(OD)输出轴输入轴自动变速器－动力传递P、N档43

☞L/R制动器INPUTSHAFTLRBRAKE自动变速器－动力传递44

低&倒档制动器(L/R)UD离合器(UD)倒档离合器(RVS)OD离合器(OD)输出轴输入轴D,3,2,L位置

1档自动变速器－动力传递45INPUTSHAFTLRBRAKE☞1档

(U/D离合器,L/R

制动器

)

UDCLUTCH自动变速器－动力传递46

低&倒档制动器(L/R)UD离合器(UD)第二制动器(2ND)OD离合器(OD)输出轴输入轴自动变速器－动力传递D,3,2位置

2档47INPUTSHAFT2NDBRAKEUDCLUTCH☞2档

(U/D离合器,2ND制动器)

自动变速器－动力传递48

低&倒档制动器(L/R)UD离合器(UD)第二制动器(2ND)OD离合器(OD)输出轴输入轴自动变速器－动力传递D、3位置3档49INPUTSHAFT☞3档

(U/D离合器,O/D离合器)ODCLUTCH

UDCLUTCH自动变速器－动力传递50

低&倒档制动器(L/R)UD离合器(UD)第二制动器(2ND)OD离合器(OD)输出轴输入轴自动变速器－动力传递D位置4档51INPUTSHAFT☞4档

(O/D离合器,2ND制动器

)ODCLUTCH2NDBRAKE

自动变速器－动力传递52

低&倒档制动器(L/R)UD离合器(UD)倒档离合器(RVS)OD离合器(OD)输出轴输入轴自动变速器－动力传递R位置倒档53INPUTSHAFT

☞倒档

(RVS离合器,L/R

制动器

)L/RBRAKERVSCLUTCH自动变速器－动力传递54油压控制系统特点电磁阀工作情况及油压传递油路图多样化变速模式自动变速器－油压系统55独立控制蓄压器

-每个离合器配备独立控制阀

-变速感及应答性好-在安全模式下可实现3挡及倒挡行驶-每个离合器安装蓄能器，可吸收冲击结构油泵,压力调节阀,油压控制电磁阀

油压控制阀

,安全阀,开关阀等减少泵的负荷-压力调节阀及手动控制阀之前增加油路

由此减少停车或空挡时机油泵的磨损安全模式

项

目内容自动变速器－油压系统特点5657驻车及空挡线路压力T/C及润滑油泵的吸力T/C解除压力T/C供应压力自动变速器－油压系统58RegulatorValve

调压阀的主要作用是调节油泵输出的油压，它依据不同的行驶条件而动作.自动变速器－油压系统59调压阀及手控阀调压阀手控阀T/C压力控制阀25252511222333431218A6泄压阀油底壳主滤心副滤心251A阀体上的滤网油压调节螺钉5A54自动变速器－油压系统60无油压状态(Sol’On)油压供应状态(Sol’Off)自动变速器－油压系统电磁阀及油压控制阀61离合器与制动器的电磁阀<F4A42model>自动变速器－油压系统62(1)除了3、4档外压力油经过孔1B进入到开关阀的右侧油室，所以开关阀将被推向左侧。

由于2和3的截面积相同，开关阀将不会向左移动，即使是有压力油从孔7A和低倒档制动器压力控制阀过来

开关阀动作过程chamberLinepressureTofailsafevalveFromlow-reversepressurecontrolvalve<Theoperationofswitchvalve>自动变速器－油压系统63稳压阀失效保护阀

A-1失效保护阀

A-2弹簧失效保护阀‘A’-组成原件自动变速器－油压系统L/R、2ND互锁64P(2ndBrake)+P(O/Dclutch)+P(U/Dclutch)≥2.4P(Linepressure)☞为了使失效保护阀B动作，在不等式的左面像失效保护阀A一样有3个因子，如果三个因子都有压力那么阀体将会向右移动。

失效保护阀‘B’P(O/Dclutch)P(U/D离合器)ChamberP(2nd制动器)来自2档压力控制阀P(系统压力)来自手控阀P(O/D离合器)自动变速器－油压系统2ND、UD、OD互锁65EFF/L-P,Nrange自动变速器－油压系统66EFF/L-Rrange自动变速器－油压系统67EFF/L-1range自动变速器－油压系统68EFF/L-2range自动变速器－油压系统69EFF/L-3range自动变速器－油压系统70EFF/L-P,Nrange自动变速器－油压系统71驻车及空挡线路压力T/C及润滑油泵的吸力T/C解除压力T/C供应压力自动变速器－油压系统72线路压力T/C及润滑油泵的吸力T/C解除压力T/C供应压力FailSafe(A/TRelayOff)自动变速器－油压系统73输入轴速度传感器

输出轴速度传感器油温传感器换挡控制开关刹车开关手动模式选择开关手动模式升挡开关手动模式降挡开关TCU·换挡模式控制

·换挡时油压控制

·锁止离合器控制·HIVEC控制·发动机综合控制

·故障诊断控制ENGECU(CAN通信)ABSECU(CAN通信)A/T控制继电器

SERIAL通信(综合)DCCSVL&R电磁阀2ND电磁阀UD电磁阀OD电磁阀自诊断RED电磁阀自动变速器－电控系统74TCUENGECUABSECU(TCS包括)发动机转速及

A/C信号节气门开度(TPS)吸入空气量车速(车速

LEDS/W)挡位维持要求信号(TCS工作)发动机温度(水温)扭矩减少要求信号(综合控制)ATF温度锁止离合器是否工作TCUTYPEHL自动变速器－电控系统75

ENGECUTCUSERIAL通信系列-Ⅱ发动机综合

ECUSERIAL通信CAN通信δ2.5V6独立

ECUHIGHLOWENGECUTCUABSECUCAN通信011001000110010001100100自动变速器－电控系统76CANBUSLineCheck1.电阻

检查

-单独检查各个端子电阻

(120Ω)ECUTCUABS(TCS)120ΩResistor120ΩResistor120ΩResistor

CANBUSLineLoCANBUSLineHiTwistedWireHiline&Loline连接器连接器连接器自动变速器－电控系统77CANBUSLineCheck2.电压测量

(波形分析)

CAN通信

HIGH3.5Volt2.5VoltCAN通信

LOW2.5Volt1.5Volt认知电压0Volt2Volt0Volt2Volt0Volt3.5–1.5=2Volt2.5–2.5=0Volt自动变速器－电控系统78

CH1:CAN通信

HighLINECH2:CAN通信

LowLINE自动变速器－电控系统CAN通讯波形的测量79自动变速器－电控系统★CAN通讯不良时的处理措施★80极低温变速模式油温可变变速模式①油温≤–29℃时，2挡固定(防止离合器烧损)②-29℃≤油温≤-7℃时，Skipshift，行驶中禁止变速-以3挡或4挡爬坡时，为防止变矩器打滑带来的油温上升而变更

2→3/3→2变速模式尾气排放控制变速模式-

水温在35℃以下时，为提高发动机转速，

120秒内维持低于标准模式的低挡领域

①3挡或

4挡时②D挡时③油温125℃以上④输出轴速度为

600∼2,010rpm以内时项目内

容自动变速器－电控系统各种控制模式81

0102030405060708090100THROTTLE개도∩%∪5001000150020002500300035004000450050005500600065007000OUTPUTSPEED(RPM)1←22←33←42←3(2,L)3←4(3)1→22→33→41←2(L)自动变速器－电控系统普通模式82

为了减少排气污染水温

35℃以下时

100秒内

比普通模式保持

低档领域.0102030405060708090100THROTTLE开度∩%∪5001000150020002500300035004000450050005500600065007000OUTPUTSPEED(RPM)1←22←33←42→33→41→2自动变速器－电控系统减少尾气排放模式83

UPSHIFTDOWNSHIFT节气门开度(%)输出轴转数(RPM)2→32←3普通模式2→32←3变更模式为了防止3,4档爬坡时因变矩器打滑而造成油温上升，解除4档状态，进入

2→3,3→2变速模式.自动变速器－电控系统油温可变变速模式84进变速档

在

4档入D-位置条油温

125℃以上件600RPM≤输出轴速度≤2010RPM解3档状态维持3秒以上除油温

110℃以下条输出轴速度≥2100RPM件输出轴速度≤240RPM选择D-以外位置

自动变速器－电控系统油温可变变速模式85

INVECS(IntelligenceVehicleContorlSystem)全部行驶领域内最佳控制道路条件驾驶操作驾驶员变速杆操作ACCEL开度车速FOOTBRAKE最佳变速档

TCU判断自动变速器－电控系统86

TCU驾驶员喜好,习惯判断ACCEL开度车速FOOTBRAKE最佳变速档全部行驶领域内学习控制自动变速器－电控系统INVECS(IntelligenceVehicleContorlSystem)87

下坡路

DOWNSHIFT学习功能4档→3档(车速＞80Km/h,TH＜0.86V)3档→2档(车速＞40Km/h,TH＜0.86V)4th4th3rd4th4th2nd3rd3rd4th喜欢发动机制动的驾驶习惯普通驾驶习惯不喜欢发动机制动的驾驶习惯自动变速器－电控系统88

根据SPORT度连续变换变速模式自动变速器－电控系统89

上坡路减少不必要的

UPSHIFT防止自动升档驶出坡路后确保大的驱动力Delayofupshift自动变速器－电控系统90在前进挡，车速为

40Km以上时，持续1秒以上检测不到从传感器传来的信号持续1秒以上检测到的输出轴速度传感器车速信号为

50%以下时

(在1挡或2挡,发动机转速为2600RPM以下时除外)故障判断条件故障措施第一次判断为故障时，输出自诊断结果。从第四次判断故障起，到keyoff为止，换档模式保持在2档或3档。

项目内容故障代码输入轴速度传感器输出轴速度传感器断线或短路断线或短路07150720自动变速器－电控系统诊断及检查速度传感器的故障诊断91标准值输出波形AIRGAP输入轴速度传感器1.3(mm)输出轴速度传感器0.85COIL绝缘电阻输入轴速度传感器1MΩ以上输出轴速度传感器1MΩ以上Pick-Pick电压HIGH侧4.8VLOW侧0.8V自动变速器－电控系统诊断及检查速度传感器的故障诊断92输入轴

速度传感器输出轴

速度传感器231B1B13IG1电源TCU传感器接地231B2B13IG1电源TCU传感器接地自动变速器－电控系统诊断及检查速度传感器的故障诊断93

锁止离合器控制包括在低速旋转领域控制少量打滑的(微小打滑)部分锁止

(PARTIALLOCK-UP)控制与高速旋转领域的完全锁止(FULLLOCK-UP)

控制

–实现低空燃比及安静驾驶锁止离合器工作条件1.D挡2档以上（2挡时油温125℃以上）

※但在5挡

A/T只能在3挡以上时工作(油温相同)2.不在N→D,N→R换挡过程时

3.完全锁止油温50℃以上

4.少量打滑锁止油温70℃以上

5.不是FAILSAFE(3挡

固定)状态自动变速器－电控系统诊断及检查锁止离合器控制94

项目内容故障代码节气门位置传感器断线或短路1704.1703450rpm≤NE≤1000rpm状态下，持续4秒以上检测到的TPS电压为4.8V时—

短路NE≥2000rpm状态下，持续4秒以上检测到的

TPS电压为0.2V以下时—

断线故障判断

条件故障

处理-IGKeyOff为止，停止学习及HIVEC控制-TPS开度默认为

2.5V.自动变速器－电控系统诊断及检查节气门位置传感器TPS的故障诊断95故障时的措施①中断信号时默认前一个信号②收接2重信号时默认前一个信号③D挡行驶中接收R信号时(NO≤220rpm)解除LR压力

--防止错误操作带来的对变速器的损坏④IGOn时没有电源或接收双重信号时

关闭全部电磁阀⑤P.R.N位置上接收到UP/DOWN信号

3秒以上时

仅停止手动模式-

无故障码

项目内容故障代码挡位开关断线或短路0707/0708故障判断条件①持续30秒无输入信号②2重以上信号持续输入30秒以上自动变速器－电控系统诊断及检查档位开关的故障诊断96自动变速器－电控系统诊断及检查档位开关的故障诊断97自动变速器－电控系统诊断及检查档位开关的故障诊断98项目内容故障码LR电磁阀断线或短路断线或短路07600765UD

电磁阀2ND

电磁阀OD

电磁阀RED

电磁阀断线或短路断线或短路断线或短路075007550770故障判断条件故障处理A/T继电器电压

10V以上,变速过程中意外遇到持续320ms以上的断线或接地短路时-关闭A/T控制继电器.自动变速器－电控系统诊断及检查电磁阀的故障诊断99标准值输出波形驱动LR,2ND,UD,61.3HZHZOD,REDSVDCCSV30.6HZ工SOL.V/VON100%作SOL.V/VOFF0%SOL.V/V电阻2.6Ω以上冲击电压56~58V自动变速器－电控系统诊断及检查电磁阀的故障诊断100A/T继电器A-1UDSOLVALVEA-14A-15A-16C-12ODSOLVALVEREDSOLVALVE

2NDSOLVALVELRSOLVALVETCU57643电磁阀VB+自动变速器－电控系统诊断及检查电磁阀的故障诊断101功能根据ATF温度检测索止离合器的工作/不工作领域油温可变控制信号变速状态下不同油温及相应油压信息自动变速器－电控系统诊断及检查油温传感器的故障诊断102项目内容故障代码油温传感器断线或短路0713/0712NE≥2000rpm，PG-B≥1000rpm持续10分钟后，检测4.57V电压持续1秒以上时–短路-IG-KeyOn后

检测故障码为0713时

检测到4.57V以上电压持续1秒以上时

–短路-检测到0.49V以下电压持续1秒以上时

–短路故障判断条件故障措施-IGKeyOff时为止停止学习及HIVEC控制-默认油温为

80℃自动变速器－电控系统诊断及检查电磁阀的故障诊断103-电压7V以上(以下或没有输入信号时，输出故障代码1723)A/T继电器A-1UDSOL’A-14A-15A-16C-12ODSOL’REDSOL’2NDSOL’LRSOL’TCU57643电磁阀B+自动变速器－电控系统诊断及检查AT继电器的故障诊断104①IG-On及3挡锁定状态,PGA.B故障,电源10V以上，

发动机没有停止(Nt＜100rpm).②在此状态下CANMICOM认为通信不良时

输出故障代码-1630③在上述①的条件下，1.5秒以上没有检测到

ECU信号时

-1631故障判断条件故障措施-停止收发信,停止INVES控制,停止油压控制及扭矩降低要求

,停止锁止离合器联结控制项目内容故障代码CAN通信断线或短路1630/1631自动变速器－电控系统诊断及检查CAN通讯的故障诊断105项目内容故障代码1挡不同期073307340731073207351挡控制系2挡控制系3挡控制系4挡控制系5挡控制系2挡不同期3挡不同期4挡不同期5挡不同期故障判断条件故障措施电源10V以上,油温＞-23℃换挡完毕2秒后

输出轴速度

×各挡变速比

=输入轴速度值

超出

±200RPM以上范围时判断为故障-A/T控制继电器

OFF自动变速器－电控系统诊断及检查速度控制系统的故障诊断106功能下坡路

DownShift功能及

DownShift学习功能故障判断输出轴转速

240rpm以上状态下，BrakeSWOn信号持续

5分钟以上时(故障代码

0703)故障措施IG-KeyOff时为止，停止IntelligentShift控制.ModeA:平坡及上坡路ModeB:5→4DownShift

5挡

A/T

缓下坡ModeC:4→3DownShift

4挡

A/T缓下坡ModeD:3→2DownShift

4.5挡

A/T

急下坡ModeF:Mode以外自动变速器－电控系统诊断及检查制动开关及HIVEC控制1071.TCU没有IGOn时

–同时出现通信不良2.TCU接地不良时

–同时出现通信不良3.A/T继电器相关故障时(记忆A/T继电器相关故障码)4.电磁阀及相关配线故障时(记忆相关电磁阀故障码)5.挡位控制系统(不同期)出现故障时(记录相关挡位故障码)6.其他故障(TCU.A/T继电器相关配线及保险等)3挡锁定时，P↔R↔N↔D换挡冲击都很大，尤其在出发时因为是3挡锁定状态驱动力明显下降。

自动变速器－电控系统诊断及检查3档固定因素1081,手动模式

P.R.N挡状态下，UP&DOWN信号中只要有一个或以上信号连续3次以上输入时，

停止手动模式。

2,车速传感器

与ECU的通信正常，车速信号通过ECU判断为故障时，车速将被默认为0㎞/h。

-不能判断PGA/B是否有故障

3,节气门位置传感器

TPS信号以SERIAL通信或CAN通信方式输入到TCU，

因此TPS的信号接收及故障判断由发动机ECU负责,

即.可以用H/SCAN检测TCU的数据来判断TPS的故障与否，想检测故障码却要查发动机ECU。

-TPS出现故障时

TCU的

SVCDATA显示

100%。自动变速器－电控系统诊断及检查其他非故障码相关109

②停止前

2-1挡

学习行驶-方法

:从30Km/h车速，以标准制动方式停车。-5次以上学习行驶方法目的

:TCU电源复位时，学习数据将全部被册除，因此需要根据变速器状态及驾驶人员的驾驶习惯学习1)A/T冷起动状态(未行驶,ATF温度

30∼50℃)①N-D/N-R学习行驶

(发动机RPM＜1000rpm)-方法

:停止状态下进行N↔D，N↔R换挡（每到N挡时停留2秒以上）–5次以上自动变速器－电控系统诊断及检查学习方法110

2)A/T热车状态(行驶10分钟,ATF温度

50∼110℃)①升挡学习行驶

(节气门开度保持一定程度)-节气门开度

55%状态下

1→2,2→3,3→4换挡5次②停车前4-3,3-2,2-1换挡学习行驶-方法

:从

60Km/h(4挡)车速以标准制动方式停车-次数

:5次以上-节气门开度

100%状态下

1→2,2→3换挡5次-节气门开度

35%状态下

1→2,2→3,3→4换挡5次-节气门开度

1