底盘电控系统原理与检修课程课件-项目1 自动变速器的认识与使用

项目1自动变速器的认识与使用汽车底盘电控系统原理与检修（第2版）主编：目录CONTENTS任务1.2自动变速器的使用与拆卸任务1.1自动变速器的认识知识目标能力目标12自动变速器的发展及应用、自动变速器的特点及分类。自动变速器的总体构成及简单工作原理和相关检测设备的使用方法。了解掌握3正确使用自动变速器换挡杆并正确识别自动变速器的型号；能够将自动变速器总成从车上拆下及重新安装。学会自动变速器的认识任务1.1任务1.1自动变速器的认识任务导入

客户报修：一位新购买丰田车辆的司机走入4S店，向前台接待员及售后服务维修人员询问，自动挡花冠在上陡坡时感觉车辆动力不足，速度很慢，咨询车辆是否出现了问题。同时也听朋友说，自动挡车辆上陡坡时应该挂低速挡。请问低速挡在什么情况下使用呢？能不能在高速前进行驶中从正常的“D”挡位更换到低速挡位呢？故障原因分析：新车客户提出这样的质疑非常正常，说明客户对自动挡车辆变速杆的常识操作不是非常熟悉，作为维修工作人员应该有能力快速简练地让客户消除这些疑问，让客户能明确各挡位及开关的操作使用要领及常识，让客户简单认识自动变速器。应该讲清楚“S”挡及“L”挡称为前进低速挡或前进闭锁挡，分别适合缓坡道、陡坡道及湿滑路面情况下使用；高速前进行驶中不能将变速杆从“D”挡位更换到“S”挡位或“L”挡位，但是反过来可以从“S”挡位或“L”挡换“D”挡位。像客户这种情况上下陡坡应优先选用低速挡“2”挡或“1”挡。

1.国外自动变速器的发展

随着计算机技术和电子技术的快速发展，由微机控制的自动变速器已经在各种车辆上得到了广泛应用。装备自动变速器的车辆，驾驶员不需要经常地变换挡位，自动变速器会根据载荷情况和道路行驶状况，以最低油耗及最佳换挡时间进行自动换挡，使自动变速器的综合性能指标达到最佳优化水平。电子控制自动变速器的出现，在很大程度上提高了自动变速器的工作效率，使自动变速的功能更加智能全面。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展

所谓自动变速器，是指汽车行驶过程中，驾驶员仅通过操纵加速踏板，车辆即可以根据节气门开度大小和行驶阻力（车速高低、地面坡度大小等）自动变换挡位改变车速的变速器，简称AT（AutomaticTransmission）。目前自动变速器的自动换挡过程都是由电控单元（ECU）控制的，因此自动变速器又可简称为EAT、ECT、ECAT等。

汽车自动变速器的发展已有百年历史，20世纪70年代初开始被批量采用。20世纪60年代以前，应用得比较多的全液压控制式自动换挡系统，只能实现简单的控制规律，难以实现完美的自动变速要求。从具体时间上来讲，1914年德国奔驰汽车公司生产出第一台自动变速器，但价格昂贵，没有商品化。1926年美国通用汽车公司第一次将液力耦合器和机械变速器组合装在别克轿车上。1939年又是美国通用汽车公司首先在其旗下的奥兹莫比尔（Oldsmobile）轿车上装配了液力变矩器和行星齿轮机构组成的液力变速器，这可称为现代汽车自动变速器的鼻祖。1968年在法国雷诺R16TA轿车上首先安装了电子控制的液压换挡机构，它的最大特点是容易检测汽车的各个状态信号和实现复杂的控制。1970年，日本丰田汽车公司研制成功世界上第一台电子控制的变速器，安装于COTONA牌轿车上，1976年便实现了批量生产。但由于这种装置的控制精度和自由度方面的效果较差，因此很多国家任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展又将主要精力转向微处理机控制的变速器上，相继开发出各种由微机控制的自动变速系统。1982年，日本丰田汽车公司生产出第一台由微机控制的电控自动变速器，即丰田A140E自动变速器。1983年，日本五十铃汽车公司研制成功世界第一台电子控制的全机械式自动变速器NAVI-5，其安装在ASKA轿车上投放市场，比原液力机械自动变速器节油10%～30%。同年，德国研制成功电喷发动机和自动变速器共用的电子控制单元。1984年，通用汽车公司推出第一台电控自动变速器THM440-T4。自此，以电子控制单元为控制核心的电子控制自动变速器迅速发展。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展

进入2000年以来，自动变速器已经在技术上非常成熟，各种形式的更加智能高效的自动变速器迅速发展起来。目前自动变速器的发展趋势是：（1）向多挡位方向发展早期的自动变速器多为三挡，即3个前进挡，如日本爱信（AISIN）公司提供给丰田汽车的A40自动变速器。20世纪70年代中期开始出现四挡自动变速器，如丰田的A40D自动变速器。随后的电控自动变速器，如丰田汽车公司的A140E自动变速器、福特汽车公司的AXOD-E自动变速器以及通用汽车公司的4T60E/4T65E自动变速器也都为四挡。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展

1991年生产的宝马轿车上配备了由德国的采埃孚（ZF）公司生产的五挡电控自动变速器，随后自动变速器有五个前进挡成为高档轿车的标志，宝马公司绝大多数轿车使用的自动变速器如5HP18、5HP30等均为五挡。2002年ZF公司与宝马公司合作开发了六挡自动变速器，型号为6HP19、6HP26，主要装配于宝马745i等轿车。2003年8月以后奔驰汽车公司的V8车型上使用了七挡自动变速器，称为722.9自动变速器。如今2014款路虎极光已配备采埃孚公司生产的9挡自动变速器，型号为9HP48。多挡位自动变速器的主要优点是变速器的加速性能、换挡品质以及经济性都较好，再加上汽车电子应用技术的发展，因此多挡位自动变速器成为自动变速器的必然发展趋势。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展（2）向高智能、模糊逻辑控制方向发展智能型的电子控制自动变速器可在汽车行驶过程中对汽车的运行参数进行控制，合理地选择换挡点，而且在换挡过程中对个别的参数进行修正。如：油的黏度、摩擦片的摩擦系数、车辆的负荷变化等。而且还能利用模糊控制（FuzzyControl），使自动变速器的电子控制单元自我学习、模拟驾驶员的驾驶习惯。如斜坡逻辑控制，会根据加速踏板位置信号、车速信号、制动信号，判断驾驶员的特性以进行换挡的修正，以达到舒适化、性能化、人性化的要求，实现自动启停功能。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展（3）向手动/自动一体化方向发展自动变速器可以实现自动换挡，减少驾驶员的疲劳，但有些驾驶员认为自动变速器车辆没有手动挡操纵的驾驶乐趣，因此20世纪90年代末开始在中高档轿车上装配手动/自动一体化变速器，可兼顾自动挡的便利和手动挡的操纵乐趣，如大众奥迪A6、帕萨特1.8T的Tiptronic手动/自动一体化变速器，奥迪A6、A4的Multitronic手动/自动一体化无级变速器，马自达M6的Activematic手动/自动一体化变速器，现代索纳塔2.7L的H-Matic手动/自动一体化变速器，宝马325i的StepTronic手动/自动一体化变速器等。换挡方式也出现多样化，如旋扭式、按键式、方向盘换挡拨片式。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展（4）向无级变速方向发展传统的自动变速器采用液力传动，因此传动效率低于机械变速器；且只能实现部分的无级变速，因此液力自动变速器在动力性、经济性及行驶平顺性方面都稍有不足。无级变速器（CVT）的传动比可以在一定范围内连续变化，从而得到传动系统与发动机工况的最佳匹配，最大限度地利用发动机的特性，提高汽车的动力性和经济性，目前在汽车上的应用越来越多。如奥迪A6的Multitronic手动/自动一体无级变速器、飞度的CVT无级变速器、天籁的X-TRONIC无级变速器等。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展

2.国内自动变速器的应用情况1965年，在红旗CA770型轿车上首次装备了自动变速箱，其形式上大多是仿造20世纪50年代美国和苏联的自动变速箱，累计生产了1283台，尚不具备工业化生产的意义。90年代末期，上海通用、一汽大众、二汽神龙、上海大众等众多厂家先后都装备了自动变速箱。2000年以后，国内出现了多家可自主研发自动变速器的公司，如吉利汽车、奇瑞汽车、比亚迪汽车、重庆兰黛、湖南江麓容大、山东盛瑞等。合资轿车普遍装备自动变速器的时代已经到来，合资轿车装备自动变速器的情况见表1.1。任务1.1自动变速器的认识1.1.1自动变速器的发展

1.优点

电子控制自动变速器之所以得到迅速的发展，与它的优越性分不开，主要包括以下几方面：（1）操纵简化、省力采用自动变速器的汽车一般取消了离合器踏板，但控制发动机供油的加速踏板仍然保留，因而装有自动变速器的汽车又称为双踏板汽车。这样操纵件减少，动作大大简化，使驾驶员劳动强度降低。（2）提高了行车安全性由于简化了操作，使得驾驶员可将注意力从频繁的换挡操作中解放出来，集中精力观察地面情况、交通情况，掌握好方向，能极大地提高行车安全性。据统计，在公共汽车上采用自动变速器后，交通事故可减少1/3。任务1.1自动变速器的认识1.1.2自动变速器的特点（3）乘坐舒适性好自动变速器能把发动机的转速控制在一定范围内，避免发动机转速忽高、忽低或不平稳地急剧变化，有利于减弱发动机的振动和噪声；自动变速器通过专门的控制系统，可以得到很平稳的换挡过程，不会因驾驶员的主观因素而异；此外，液力传动本身还能吸收和减弱换挡过程中的冲击。所有这些都将有效地改善车辆的乘坐舒适性。（4）机件的使用寿命长一方面是因为自动变速器采用液力元件，可以消除在动力传动装置中的动载荷；另一方面，由于自动换挡避免了粗暴换挡所产生的冲击和动载荷，所以一般装有自动变速器的车辆上，传动零件的使用寿命较长。任务1.1自动变速器的认识1.1.2自动变速器的特点（5）改善车辆动力性能主要表现在提高起步加速性、功率利用及平均车速等方面。自动变速器由于液力变矩器的变矩性能及能连续地自动换挡，起步加速性可得到极大的提高；自动换挡过程中传动系统传递功率中断，而且设有手动换挡减小供油操作，再加上自动换挡在时刻控制上能保证发动机功率得到充分的利用，所以自动换挡可以得到良好的加速性能，提高行驶的平均速度。（6）改善车辆的通过性由于自动变速器绝大多数都是液力传动，再加以自动控制换挡，便显著改善了车辆的通过性，使车辆能以较高的平均行驶速度通过雪地、松软路面。任务1.1自动变速器的认识1.1.2自动变速器的特点（7）空气污染降低在手动换挡变速器中，由于换挡过程中常伴有供油量的急剧变化，发动机转速的变化较大，导致燃烧过程变差，使得发动机排气中的有害气体成分增加，造成对空气的污染。使用自动变速器，由于液力传动和自动换挡技术，能把发动机限制在污染较小的转速范围内工作，从而减少了发动机排气中有害物质的数量，有利于社会环境卫生。任务1.1自动变速器的认识1.1.2自动变速器的特点

2.缺点

自动变速器优点很多，但同时也有一定的缺点，主要缺点为：任务1.1自动变速器的认识1.1.2自动变速器的特点01结构比较复杂，制造精度要求较高，质量也稍有增加，因此其成本较高，试制费用较大。通常安装有自动变速器的小轿车，其价格提高10%左右。0203传动效率低，这主要是由液力传动所造成的。一般液力传动效率最高可达86%～90%，比机械传动效率要低8%～12%。但由于采取自动换挡，为与发动机更好地匹配，采用变矩器闭锁等措施，可使燃料消耗较手动换挡机械式变速器为少。自动变速器由于结构复杂，在使用维修、故障分析处理等方面，要求有较高的技术水平。

1.基本组成

自动变速器主要由液力变矩器、机械变速器、换挡执行机构、液压控制系统以及电子控制系统等组成，如图1.1所示。任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理图1.1自动变速器的基本组成任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理（1）液力变矩器

液力变矩器是一个通过自动变速器油（ATF）传递动力的装置，其主要功用是：①在一定范围内自动、连续地改变转矩比，以适应不同行驶阻力的要求。②具有自动离合器的功用。在发动机不熄火、自动变速器位于动力挡（D或R位）的情况下，汽车可以处于停车状态。驾驶员可通过控制节气门开度控制液力变矩器的输出转矩，逐步加大输出转矩，实现动力的柔和传递。（2）机械变速器以常见的行星齿轮变速器为例，其由2～3排行星齿轮机构组成，不同的运动状态组合可得到4～6种速比，其功用主要有：①在液力变矩器的基础上再将转矩增大2～4倍，以提高汽车的行驶适应能力。②实现倒挡传动。任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理（3）液压控制系统液压控制系统是由油泵、各种控制阀及与之相连通的液压换挡执行元件，如离合器、制动器油缸等组成液压控制回路。汽车行驶中根据驾驶员的要求和行驶条件的需要，控制离合器和制动器的工作状况的改变来实现机械变速器的自动换挡。（4）电子控制系统电子控制系统将自动变速器的各种控制信号输入电子控制单元（ECU），经ECU处理后发出控制指令控制液压系统中的各种电磁阀实现自动换挡，并改善换挡性能。任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理（5）冷却滤油装置自动变速器油（ATF）在自动变速器工作过程中会因冲击、摩擦产生热量，并还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量，油温将会升高。油温升高将导致ATF黏度下降，传动效率降低，因此必须对ATF进行冷却，保持油温在50～80℃（最高温度可达90～110℃）。ATF是通过油冷却器与冷却水或空气进行热量交换的。自动变速器工作中各部件磨损产生的机械杂质，由滤油器从油中过滤分离出去，以减小机械的磨损、堵塞液压油路和控制阀卡滞。

2.基本原理

图1.2所示为电控自动变速器的组成和原理图。任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理图1.2电控自动变速器的组成和原理图任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理

电控自动变速器是通过各种传感器，将发动机的转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器ATF油温等参数信号输入电控单元（ECU），ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出动作控制信号，换挡电磁阀和油压电磁阀再将ECU的动作控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行元件的动作，从而实现自动换挡过程。

3.自动变速器的分类

在自动变速器的发展过程中出现了多种结构形式。自动变速器的驱动方式、挡位数、变速齿轮的结构形式、变矩器的结构类型及换挡控制形式等都有不同之处。图1.3从不同角度对自动变速器进行简单的分类。任务1.1自动变速器的认识1.1.3自动变速器的基本组成和工作原理图1.3自动变速器的分类请在此处输入所需标题任务实施

1.对照解剖的典型自动变速器，了解其基本组成、类型及所用车型丰田A341E、大众01M、通用4T65E、本田B7XA等自动变速器的情况见表1.2。自动变速器的使用与拆卸任务1.2任务导入

客户报修：一位丰田皇冠轿车女客户开车到汽车4S店向前台维修接待反映车辆出现异常情况，她说早上看到停车位地面有红色油迹，申请检查报修。故障原因分析：自动挡车辆停车位发现有红色油迹，在很大程度上是因为自动变速器漏油导致的，具体是何部位漏油需要举升车辆检查确认。可能是油底壳，也可能是液力变矩器油封或其他油封等。如果是前者，修复比较简单，如果是后者，就需要将变速器总成从车上抬下，甚至彻底分解自动变速器总成。任务1.2自动变速器的使用与拆卸任务1.2自动变速器的使用与拆卸

1.正确启动发动机

汽车在停车状态下启动，选挡杆必须在P位或N位，才能接通启动电路，拉紧驻车制动，踩下制动踏板，然后旋转点火开关启动发动机。2.汽车正确起步发动机启动后需要停留几秒再挂挡起步。换挡时必须查看选挡杆的位置或仪表板上挡位指示是否正确无误。选定挡位后，放松驻车制动并缓慢放松制动踏板，利用爬行功能使汽车缓步起步。起步时，不允许边踩加速踏板边挂挡，不许先踩加速踏板后挂挡，也不允许踩着制动或者还未松开驻车制动就狠踩加速踏板。1.2.1自动挡车辆的正确驾驶方法任务1.2自动变速器的使用与拆卸

3.正确倒车汽车完全停车后，应把换挡杆由D位换至R位。在没有停稳时，不允许从前进挡换入倒挡，也不允许从倒挡换入前进挡，否则会引起多片离合器和制动器损坏。为了防止误倒车，某些轿车的自动变速器的液压控制油路中装有倒挡限制阀，如有的自动变速器在车速高于15km/h时，即使强行挂倒挡也无法实现，从而起到保护作用。4.合理拖车当车辆发生故障无法行驶而需要拖车时，必须低速行驶（不得超过30～50km/h），每次被牵引距离不得超过50km。因为此时发动机不工作，所以自动变速器油泵无工作油输出，若车辆被高速或长距离拖行，则会使旋转零件表面上的油膜消失，从而引起严重磨损。若车辆被高速或长距离拖行时，应将后轮驱动的车型断开传动轴，前轮驱动的车型应支起驱动轮。1.2.1自动挡车辆的正确驾驶方法任务1.2自动变速器的使用与拆卸

5.合理使用提前升挡汽车在D位一挡起步，保持节气门开度为20%～50%，加速到15km/h左右时，快速放松油门，变速器可从一挡立即升入二挡。然后继续踩油门，仍然保持原有的节气门开度，加速到30km/h左右时，再次放松油门，变速器可从二挡立即升入三挡。然后再用这种方法从三挡升入四挡。这样，不但换挡快，还可以降低发动机磨损，且减少加速油耗和加速噪声。1.2.1自动挡车辆的正确驾驶方法任务1.2自动变速器的使用与拆卸

6.合理使用强制降挡正常情况下，只有当车速低于一定数值时，自动变速器才能自动地降挡，但若想高速超车时，可能会感到发动机动力不足，这时就要求将自动变速器立即强制性地换入低挡，即“强制低挡”，现代轿车的自动变速器均具有强制低挡功能。强制抵挡的操作方法为：当汽车行驶速度已达到一定值（如80～90km/h）时，先迅速将加速踏板踩下至全开位置，然后再用力向下踩一段距离，这时与加速踏板联动的机构便可通过自动变速器的液压油路，降低挡强制性地接通。须注意的是：一旦加速要求得到满足，便应立刻松开加速踏板，否则对自动变速器中的油液和摩擦元件不利。1.2.1自动挡车辆的正确驾驶方法任务1.2自动变速器的使用与拆卸

7.合理选择换挡模式为了改善汽车的驾驶性能，电子控制自动变速器的轿车，一般有若干种换挡模式控制。在换挡模式选择中，最常用的是“经济”和“动力”两种换挡模式。在“经济”换挡模式下，自动变速器可在较低的车速升入高挡，而仅在较大的节气门开度下或发动机负荷较高时才产生降挡。在“动力”换挡模式下，自动变速器要在较高的车速下才升入高挡。有了这种换挡模式选择，可以根据个人的习惯不同和侧重点的差异，在汽车行驶过程中主动加以选择，使汽车驾驶更具有个性化。另外要注意，使用自动变速器的汽车减少在N位上滑行。高速滑行时车速高，发动机却怠速运转，油泵出油量减少，输出轴上所有的零件仍在高速运转，会因润滑油不足而烧坏。1.2.1自动挡车辆的正确驾驶方法任务1.2自动变速器的使用与拆卸

8.临时停车要求自动变速器的汽车需要临时停车时，若停车时间不长，可以将选挡杆置于D位；若估计停车时间较长，最好将选挡杆由D位推至N位，这一点在夏季堵车时更要注意，否则会使自变速器油升温过高，影响其性能和使用寿命。夏季遇到堵车时不妨踩加速踏板1～2次来提高发动机的转速，因为这样可使液力变速器内过热的油液在冷却器中循环冷却，防止其出现过热现象。一定要注意保持车距，这是考虑此类汽车特有的蠕动现象可能会碰到前、后车辆。当停车时间不长时如选挡杆置于D位，最好同时踩下制动踏板并拉紧手制动，以免脚制动稍微放松时，汽车向前冲而发生意外。临时停车若时间长，应拉紧手制动，并将选挡杆推入N位，同时松开制动踏板。1.2.1自动挡车辆的正确驾驶方法任务1.2自动变速器的使用与拆卸

1.丰田A140E1.2.2典型自动变速器的型号认识

变速器型号一般写在油尺上、油底壳或变速器壳某一特定位置上，从自动变速器的型号可以了解变速器的基本配置。以丰田A140E变速器、通用汽车公司4L80E变速器以及宝马4HP24EH变速器为例说明，以便了解自动变速器型号的意义。（1）第一个字母：A—自动变速器（2）第一位数字：1、2、5—前轮驱动；3、4—后轮驱动（3）第二位数字：3—三速前进挡；4—四速前进挡（4）第三位数字：0—产品序列（5）最后一个字母：E—电子控制变速器；H—四轮驱动任务1.2自动变速器的使用与拆卸

2.通用4L80E1.2.2典型自动变速器的型号认识

（1）第一个数字：4—四速前进挡（2）第一个字母：L—纵向安装（后轮驱动、四轮驱动）；T—横向安装（前轮驱动）（3）字母后的数字：80—产品系列（4）最后一个字母：E—电子控制变速器

自动变速器型号中某些字母各汽车公司解释相同，但型号中的另外一些字母各汽车公司却有自己的解释。如变速器型号中的“A”在丰田公司是表示自动变速器，但有的汽车公司则把“A”表示为四轮驱动汽车。又如变速器型号中的“R”有的汽车公司把它表示为后轮驱动。“H”在丰田公司变速器型号中表示为四轮驱动，在宝马汽车上则表示为液压类型变速器。任务1.2自动变速器的使用与拆卸

3.宝马4HP24EH1.2.2典型自动变速器的型号认识（1）第一组数字：4—四速前进挡（2）第一个字母：H—液压类型变速器（3）第二个字母：P—齿轮类型，“6P”是行星类齿轮（5）末字母：E—电控类变速器（4）第二组数字：20或24—额定转矩（变速器）（6）末字母：EH—电控-液压类型变速器任务1.2自动变速器的使用与拆卸1.2.3自动变速器拆卸的引导

当对本任务导入中涉及的凌志车主车况异常进行诊断维修时，必须先将自动变速器从车辆上拆卸下来。本部分以丰田皇冠轿车的A341E自动变速器为例。自动变速器的拆卸、安装如图1.8所示。请在此处输入所需标题任务实施

针对凌志轿车变速器漏油问题，需将车辆