第五节电液控制自动变速器

第五节电液式控制系统的结构和工作原理（ＥＣＴ）由电子控制装置、液压阀及相应的液压执行元件组成；其换档由电脑控制完成的，该系统的换档信号（车速、节气门开度、选档范围和换档规律等）也相应变为电信号。与全液控自动变速器相比的优点：采用电脑控制后，使得液压控制系统大为简化；采用电脑存储并处理换档规律，使得换档模式多样化；电脑控制精度高、反应快，且动作准确；与汽车其他电子控制系统的兼容性好；换档规律及参数可通过电脑软件进行修改，设计调整方便。电控自动变速器与全液控自动变速器的区别：电磁阀充当电子控制与液压控制的中介，它接收发自电脑的命令，并转而控制液压油路的通断或切换；节气门开度信号是由节气门位置传感器送出的电信号。在全液控系统中，这个信号是由节气门阀送出的节气门油压信号；车速信号是由车速传感器送出的电脉冲信号。在全液控系统中，这个信号由速控阀送出的速控油压信号；选档杆与手动阀、档位选择开关相连（不同的档位是由选档开关将档位信号送入电脑，再由电脑控制电磁阀动作来实现的）。模式开关可以完成不同换档规律的选择。一、电子控制装置

由传感器、控制开关、执行器（电磁阀、指示灯）和控制电脑组成。自动变速器电子控制系统组成锁止电磁阀压力调节电磁阀换档电磁阀模式开关发动机转速传感器输入轴转速传感器车速传感器档位指示灯档位开关节气门位置传感器油温传感器故障灯诊断插座（一）传感器的基本结构和原理１、节气门位置传感器节气门由驾驶员通过加速踏板来操纵，以便根据不同的行驶条件控制发动机的负荷。不同行驶条件对汽车自动变速器换档规律的要求不同。电控自动变速器利用安装在发动机节气门体上的节气门位置传感器测得节气门的开度，作为电脑控制自动变速器档位变换的依据，从而使自动变速器的换档规律在任何行驶条件下都能满足汽车实际行驶要求。自动变速器中通常采用线性可变电阻型的节气门位置传感器。E2IDLVTAVCE2IDLVTAVC2、发动机转速传感器信号转子信号线圈托架永久磁铁磁通常用脉冲信号式转速传感器，除测量转速外，它还可以测量发动机曲轴角度位置。可将交流信号电压作为输入信号输至转速表内，经IC电路放大，整形后可使转速表指示出发动机转速。３、车速传感器用于检测自动变速器输出轴转速。检测到的输出轴转速信号被送往微电脑，处理后成为车速信号，作为控制换档的依据。（１）电磁感应式车速传感器输出轴停车锁止齿轮车速传感器车速传感器安装位置（２）笛簧开关式车速传感器指针游丝磁铁输出舌簧开关转子安装位置：车速表的转子附近。结构：舌簧开关由小玻璃管内安装的两个细长触头构成，触头由铁、镍等磁性材料制成。受玻璃管外磁极控制，触头可互相吸引而闭合，也可由于互相排斥面断开，从而起来开关作用。原理：当N、S磁极从接近笛簧开关到逐渐离开时，上、下两个触头变为不同极性的磁极，触点互相吸引，开关变为闭合状态；当N、S极接近笛簧开关时，上、下两个触头变为同一极性的磁极，互相排斥，开关断开。一般所用磁铁为４极，当转一圈，输出４个脉冲。（３）光电式车速传感器结构：传感器上发光二极管、光敏元件以有车速表齿轮软轴驱动的遮光板。原理：遮光板没有遮光时，发光二极管光线射到光敏晶体管上，晶体管电路导通，输出脉冲；根据单位时间的脉冲数即可算出车速。４、输入轴转速传感器结构：电磁感应式传感器安装位置：行星齿轮变速器输入轴附近或输出轴（涡轮输出）相连的离合器鼓附近的壳体上。作用：精确控制换档；优化闭锁离合器控制过程，减小换要冲击。５、变速器油温度传感器结构：负温度系数的热敏电阻（ＮＴＣ）安装位置：液压阀阀板上作用：换档控制、油压控制、闭锁离合器控制的依据。油温高时推迟换档。（二）控制开关的基本结构和原理超速档开关、模式开关、多功能开关、空档起动开关、制动灯开关等。１、超速档开关控制自动变速器的超速档；仪表板上指示灯指示超速开关是否打开。超速档开关１、模式开关用于选择选择自动变速器的控制模式，即选择自动变速器的换档规律，以满足不同的使用要求。常见的控制模式有：经济模式、动力模式、普通模式、手动模式、雪地模式（１）经济模式（提前升档）以汽车获得最佳燃油经济性为目标设计换档规律。汽车在行驶过程中，发动机经常在经济车速范围内运行，从而降低了燃油消耗。通常在发动机转速相对较低时，就会换入高档。（２）动力模式（延迟升档）以汽车获得最大动力性为目标设计换档规律。发动机经常处于大转矩、大功率范围内运行，从而提高了汽车的动力性和爬坡能力。（３）普通模式介于经济模式和动力模式之间，既保证了一定的动力性，又有较好的燃油经济性。经济模式与动力模式的比较：可见动力模式比经济模式换档车速高。（４）手动模式让驾驶员可在１至４档之间以手动方式选择合适的档位，使汽车象装用手动变速器一样行驶。（５）雪地模式适用于雪地上行驶的方式。当选档手柄置于“２”位时，自动变速器保持在２档位置。置于“１”位时，自动变速器保持在１档工作；如初始位置在２档，则当车速降到１档后不再升档。当在“Ｄ”位时，只有３档，这是为了减少牵引力，以防止车轮打滑。３、多功能开关位置：变速器壳体的手动阀摇臂轴或操纵手柄上，由变速杆进行控制，有时称档位开关。（１）指示选档操纵手柄位置利用多功能开关的几样编码线路将信息传给变速器控制系统。大众车系多功能开关选档手柄位置信号电路开关触点2、3、4分别与变速器控制单元的插头50、14、33相连，三个触点通过多种组合（开和关）将换档位置P、R、N、D、3、2、1传给自动变速器控单元。AudiA401V自动变速器多功能开关电路（２）倒档信号灯的开启当选档手柄置于Ｒ位时，接通倒车灯继电器，倒档信号灯开启。（３）空档起动当选档手柄在位置Ｐ或Ｎ时才能起动。多功能开关探测到选档位置处于Ｐ或Ｎ时，将信号传给起动机，使点火开关能工作。４、空档起动开关在没有多功能开关的自动变速器上，也装有空档起动开关，起作用同空档起动相同。５、变速器油温开关为装有电子制动/牵引控制模块的自动变速器提供输入信号。当测温过热时，油温开关断开，使制动/牵引控制系统暂时中止工作。（三）执行器１、开关式电磁阀(solenoid)作用：开启和关闭变速器油路，用于控制换档阀及液力变矩器的闭锁离合器锁止阀。两种状态：全开或全关开关式电磁阀油压入口接线插座泄压口铁芯骨架限流钢球线圈变速器油出口变速器油入口接线插座限流钢球线圈泄压口骨架２、脉冲式电磁阀（PulseWidthModulatedSolenoid)作用：控制油路中油压的大小。其控制信号为一个频率固定的脉冲信号。依靠占空比控制改变电磁阀开启和关闭的时间比例，而达到控制油路压力。占空比：在一个脉冲周期内，通电的时长为Ａ，断电的时长为Ｂ，则占空比＝Ａ/(A+B)x100%

其变化范围为0-100%。占空比越大，经电磁阀泄出的变速器油就越多，油路压力就越低；反之，占空比越小，油路压力就越高。脉冲电磁阀一般安装在主油路或减振器背压油路中，通过电脑控制，在变速器升、降档及闭锁、解除锁止离合器时使油压下降，以减少换档和闭解锁冲击。脉冲式电磁阀工作原理３、选档指示器位置：选档手柄旁或仪表板上。（四）电子控制系统原理１、换档控制自动换档控制图２、油压控制电控自动变速器中的主油路油压也是由主油路调压阀调节的。早期电控自动变速器中，保留液控系统中节气门拉索或节气门真空罐控制的节气门阀，产生节气门油压来调节主油路压力；新型电控式自动变速器的电液控制系统采用微电脑根据节气门位置传感器测定的节气门开度，改变脉冲电磁阀的占空比，使主油压随节气门开度而变化。随节气门开度的增大，主油路的压力增加，以满足大负荷所需传递大扭矩。倒档执行机构尺寸较小，同样扭矩需较低高油压。换档时，主油路油压暂时降低（与发动机的转矩变化一致），用于减少换档冲击。当变速器油温低于60度时，将主油路油压调至低于正常值，以防止因油温低粘度大而产生换档冲击；当变速器油温过低时，微电脑使主油路压力达到最大值，以加速离合器、制动器的接合，防止温度过低时因变速器油粘度过大而使换档过于缓慢。３、自动模式选择控制驾驶员可通过模式开关选择换档规律，以满足不同使用要求。新型变速器电脑通过各个传感器测得汽车行驶工况和驾驶员的操作方式，经过运算分析，自动选择控制模式，以满足不同的行驶要求。在这种变速器上取消了模式开关。微电脑在进行自动模式选择控制时，主要参考换档手柄位置及加速踏板被踩下的速率高低，以判断驾驶员的操作目的，自动选择控制模式。操纵手柄位于前进低档（S、L或2、1）时，微电脑只选择动力模式；在Ｄ位，当加速踏板踩下速率较低时，选择经济模式；踩下速率超过控制程序所设定速率时，由经济模式转为动力模式。微电脑将车速和节气门开度的组合分为一定数量的区域，每个区域有不同的节气门开启速率的程序设定值。车速越低或节气门开度越大时，其设定值越小，也就容易选择动力模式。在前进档Ｄ位，微电脑选择动力模式时，一旦节气门开度低于1/8，换档规律即由动力模式转换为经济模式。４、闭锁离合器控制当车速足够高，且其他各种因素均满足锁上条件时，电脑即向锁止电磁阀发出电信号，使闭锁离合器接合，液力变矩器近机械传动工况工作。禁止锁止条件：变速器油温低于60度；车速过低且怠速开关接通；制动踏板踩下时。新型自动变速器采用脉冲式电磁阀作为锁止电磁阀，通过改变占空比，让闭锁离合器的接合过程变得柔和。5、改善换档感觉的控制１）换档油压控制在升降档时，暂时降低主油路压力，以减小换档冲击；换档时减小蓄压器背压以降低离合器或制动器液压缸内油压的增长速度，达到减小换档冲击的目的。２）减扭控制在换档瞬间，通过延迟发动机的点火时间或减少喷油量，暂时减少发动机的输出扭矩，以减少换档冲击和汽车加速度出现波动。发动机的减扭控制从图中可看出，减扭矩控制明显地降低了换档过程中发动机加速度的变化，这也就改善了乘坐的舒适性。３）Ｎ－Ｄ档控制当输入传感器所测得输入轴转速变化超过规定值时，变速器ＥＣＵ将向发动机ＥＣＵ发出Ｎ－Ｄ换档控制信号，发动机进行增加或减小喷油量指令，以防止发动机转速变化过大。Ｎ－Ｄ换档控制6、使用输入轴转速传感器的控制通过检测自动变速器输入轴（即液力变矩器输出轴）的转速，并由此计算出变矩器的转速比以及发动机曲轴和自动变速器输入轴的转速差，从而使ＥＣＵ更精确的控制自动变速器的工作。7、电子车速控制由ＥＣＵ和真空执行机构组成。后者包括真空调节器、节气门驱动伺服膜盒、车速控制开关和制动踏板的的真空解除开关。（五）电路故障自诊断和失效保护功能ＥＣＵ在汽车行驶过程中不停监测自动变速器电子控制装置中所有传感器和电动执行器的工作情况。当发现故障，工作不正常时，进入保护功能。１、故障警告２、储存故障码３、按设定的失效保护程序控制自动变速器的工作１）传感器出现故障节气门位置传感器故障：根据怠速开关状态进行控制；车速传感器故障：档位由选档手柄控制；输入轴转速传感器故障：停止减转矩控制；液压油温传感器故障：按液压油温度80度控制；２）执行器故障换档电磁阀故障时，不同ＥＣＵ有不同的失效保护功能；Ａ3４０Ｅ电磁阀故障时的失效保护强制离合器或强制制动器电磁阀故障时，停止电磁阀的控制，使汽车减速时始终可以利用发动机制动；锁止电磁阀故障：停止闭锁离合器控制，使闭锁离合器始终处于分离状态。（六）电子控制系统原理图早期自动变速器简单的电子控制系统中期自动变速器ＥＣＵ和发动机ＥＣＵ分离新型自动变速器ＥＣＵ和发动机ＥＣＵ合二为一。（六）电子控制系统原理图右图当电磁阀通电时，超速档行星排制动器B0工作，离合器C0分离，断电反之。丰田A43DE电控系统电路图电控装置的位置图此电控图是将自动变速器与发动机ECU做在一起，数据内部传递，稳定性更好。二、电液式控制系统的液压阀