第5章自动变速器的电子控制

第5章电子控制的自动变速系统

自动变速器能实现自动操作汽车起步选档和换档，实现发动机在最佳工况下工作等功能，大大减轻了驾驶员的劳动强度，提高额汽车行驶的机动性和越野性。

学习内容了解自动变速器的发展与主要类型掌握液力-机械式自动变速器(AT)的基本结构与工作原理。了解液力-机械式自动变速器(AT)电子控制的控制目标和基本换档控制规律。了解机械式自动变速器(AMT)的电子控制了解机械式无级变速器(CVT)基本结构、原理和电子控制。一、自动变速器的发展1521914年奔驰推出第一个全自动齿轮变速器1939年通用公司奥斯莫比尔轿车采用液力自动变速器AT（具有两个前进档）3二战期间，别克为坦克开发了液力变矩器。1956年克莱斯勒推出陶克福利特变速箱，最早带变矩器的现代自动3速变速器，并首次采用了辛普森复合行星齿轮机构。41983年丰田生产了A140E自动驱动桥，这是第一种电控换档自动变速器，开创变速器发展的新趋势。上海通用在别克轿车上装备4T65－E电控自动变速器，这是我国第一家汽车公司将自动变速器作为标准装置装于汽车，1998年下线生产。自动变速器的作用改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利（高功率低油耗）的工况下工作在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶。利用空档，中断动力传递，以使发动机能够启动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。二、自动变速器分类车用变速器有两大类：手动变速器（MT－ManualTransmission）自动变速器（AT－AutomaticTransmission）：指不依靠人的手力，而能自动实现换挡功能的变速器。常用自动变速器：电控液力自动变速器（EAT）电控机械式有级自动变速器（AMT）液压传动自动变速器电力传动自动变速器电控机械式无级自动变速器（CVT）自动变速器按前进档的档数不同可分为2个前进档、3个前进档、4个前进档、5个前进档。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进档，没有超速档。目前已开发出装有5个前进档自动变速器的轿车。自动变速器按照汽车驱动方式的不同后驱动自动变速器前驱动自动变速器，即自动驱动桥。三、自动变速器的特点整车具有更好的驾驶性能良好的行驶性能高行车安全性降低废气排放可延长发动机和传动系的使用寿命操纵简单自动变速器缺点：与手动变速器相比，结构较复杂，零件加工难度大，成本较高，修理也较麻烦。另外自动变速器的传动效率不够高，当然，通过与发动机的匹配优化、液力变矩器锁止、增加挡位数等措施，可使自动变速器的传动效率效率接近手动变速器的水平。四、电控液力自动变速器液力自动变速器组成：液力变矩器行星齿轮变速器电子-液压控制系统变速器壳体冷却系统液力自动变矩器作用：前输入端与发动机飞轮连接，输出部件与行星齿轮变速器输入轴相联，实现发动机与变速器的软连接，在一定范围内实现无级变速。组成：泵轮、导轮、涡轮、锁止离合器主动部分，将发动机动力变成油液动能输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用三大作用：转换能量、传递动力、改变扭矩锁止离合器的作用

将泵轮与涡轮刚性连接，以提高传动效率。当汽车行驶阻力小时，发动机转速较高，此时不需要增扭，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，可以提高传动效率，能节油5%左右。在汽车行驶阻力大时发动机转速降低，此时锁止离合器分离，实现增扭。

锁止离合器的作用条件锁止离合器应该在汽车高速状态起到锁止作用。涡轮转速愈高，锁止效果愈好。在车轮制动器作用时，发动机扭矩会骤然增大，将会引起压盘摩擦材料和壳体内端面严重打滑的现象。频繁发生打滑，严重影响锁止离合器的使用寿命，油温上升，磨粒的增加也会影响自动变速器液压油的使用。因此，当车轮制动器作用时，处于锁止状态的离合器必须迅速释放。锁止离合器的作用条件尽管锁止离合器的作用条件，在各种轿车上有所不同，但下列几种情况下，执行锁止，即①汽车处于高速（50km／h）或位于3档以上的档位；②汽车的车轮制动器处于非作用状态；③发动机的水温不低于规定值，通常为50－600C；④发动机的节气门开度不处于怠速状态，位置传感器必须有最小电压输出。行星齿轮变速器液力自动变速器多采用结构紧凑的行星齿轮变速器。它通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮３个元件组成。任一元件固定，其余两个作输入或输出用多片离合器和制动器分别对这些元件进行接合制动来实现换档装置。简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构的基础通常自动变速器的变速机构都由两排或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性。变速机构可以提供不同的传动比，在整个驱动范围内，为提高汽车动力性和经济性创造条件。齿轮传动的变速器的传动比都是有级的，传动比可由驾驶员手动选择或由液压控制系统通过变速执行元件的作用和释放自动选择。简单行星齿轮机构运动关系一般情况下，首先需要固定其中一个构件，然后确定谁是主动件，并确定主动件的转速和旋转方向，从而确定被动件转速、旋转方向。八种组合行星架的当量齿数等于太阳轮和齿圈齿数之和行星齿轮机构的传动规则行星齿轮架作从动件-----1档或2档二元件连接后带动另一个元件----3档行星齿轮架作主动件-----O/D档行星齿轮架固定-----倒档。典型复合式行星齿轮机构实际自动变速器的行星齿轮机构是由两排或三排以上的简单行星齿轮机构组成，具有适当传动比，通常具有三个前进档或四个前进档及一个倒档。目前自动变速器品种、规格很多，但是其中的复合式的行星齿轮机构基本都采用一些典型化的机构，归纳起来下列三种复合式的行星齿轮机构的使用比较普遍：①拉维奈行星齿轮机构②辛普森行星齿轮机构③串联式行星齿轮机构齿轮变速器=齿轮传动机构+换档执行机构齿轮传动机构：获得各档动力传递形式：固定轴式（如：本田雅阁）行星齿轮式（如丰田.奥迪等绝大多数AT）换档执行机构：改变齿轮机构中各元件的状态，获得档位之间的变化。形式：离合器制动器单向离合器。换档执行机构换档执行机构基本作用：连接固定锁止连接：指将行星齿轮变速器的输入轴与行星排中的某个基本元件连接，以传递动力，或将前一个行星排的某一个基本元件与后一个行星排的某一个基本元件连接，以约束这两个基本元件的运动；固定：指将行星排的某个基本元件与自动变速器的壳体连接，使之被固定；锁止：指某个行星排的三个基本元件中的两个连接在一起，从而将改行星排锁止，使其三个基本元件以相同的转速一同旋转，产生直接传动。换挡执行元件通过一定规律对行星齿轮机构的某些元件进行连接、固定或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比，从而实现各档位的变换。液压控制系统组成：液压泵阀体总成油压调节类换档控制类换档品质优化类变矩器控制类连接管路散热器ATF油滤清器液压控制系统作用：（1）泵油并调节油路压力（2）向换档执行机构提供压力油以控制档位变化（3）控制液力变矩器的锁止及ATF油的冷却（4）控制各摩擦表面的润滑。工作原理：将节气门开度信号、车速信号、换档控制手柄的位置信号等转变成液压信号，利用液压传动原理，由液控装置向执行元件输送压力油，使其工作，以得到不同的档位。电子控制系统功能：通过传感器检测车辆运行参数的信号，由电脑计算和断送后，向执行器发出控制指令，实现对自动变速器的各项控制。控制换档时刻控制超速行驶控制锁止离合器控制换档品质自我诊断与失效防护功能

组成：传感器开关ECU执行器自动变速器换档操纵手柄功能档位功能说明P档停车档,汽车静止是使用并同时拉紧手刹R档倒车档，必须在汽车完全停住后才能换入此档N档空档，作用与手动空档相同,在汽车暂停时使用D档前进档，如DI、DII、DIII，一般路面行使时使用,会更据车速和路面情况,自动更换合适的工作档位。S档锁在II档上不能升降档L档低速档，多用于坏路、上坡、下坡制动，不能升降档位，限制自动换档的范围,增强扭力,输出较大的动力“2”档只在DI和DII档升降OD档高速档，在高速驾驶中采用传感器节气门位置传感器（TPS）—产生节气门开度的信号（影响换档时刻、主油路油压、蓄压器油压和锁止时刻等）车速传感器（VSS）—产生车速信号（影响换档时刻和锁止等）输入转速传感器—产生涡轮转速信号（影响传动效率、锁止时刻、换档质量等）油温传感器—ATF油温度信号（影响换档时刻、油压和锁止时刻）

开关：O/D、模式、制动、P/N、巡航、强制低档执行器：换档电磁阀、PWM阀、TCC阀，继电器、灯ECU五、换档规律换档规律：指两排档间自动换档时刻随控制参数变化的规律。换挡规律是一个单值函数类型：单参数换挡规律两参数换挡规律多参数换挡规律1、单参数换挡规律控制参数：采用相对稳定的车速作为控制参数。2、两参数换挡规律控制参数：车速油门（或进气管真空度）｛泵轮转速涡轮转速｝2、换挡规律的确定换挡规