汽车电子控制技术-5

7.汽车电子控制技术Electronic

Control

Technologyfor

Automobile5第七章自动变速器自动变速器概述液力变矩器变速齿轮机构自动变速器供油系统自动变速器操纵机构典型自动变速器无级变速电子控制系统简介第五节自动变速器操纵机构一、电子控制系统㈠信号输入装置㈡执行器㈢ECU㈣换挡控制过程

二、自动变速理论三、自动变速器换挡图一、电子控制系统信号输入装置、ECU、执行机构㈠信号输入装置传感器：节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器、输入轴转速传感器、油温传感器。信号开关：超速挡开关、模式选择开关、空挡起动开关等。1.传感器⑴节气门位置传感器与发动机ECU共用一个节气门位置传感器，其形式多为可变电阻式（怠速触点、电位计）。V传感器与ECU连接传感器工作电压Vc=5节气门开度信号VTA怠速触点信号IDL搭铁端子E传感器输出特性检测原理：怠速触点信号端子IDL输出U=0；节气门开度信号端子VTA输出Us=0.5V；节气门全闭，ECU则判定为怠速。怠速触点信号端子IDL输出U=+BV；节气门开度信号端子VTA输出Us略＞0.5V；节气门部分打开，ECU则判定为部分负荷。怠速触点信号端子IDL输出U=+BV；节气门开度信号端子VTA输出Us=+5V；节气门全开，ECU则判定为大负荷。⑵发动机转速传感器发动机转速传感器一般为磁感应式，由信号轮和传感

器头组成。信号轮安装在曲轴尾部并随其旋转，传感器头

固定在飞轮壳上。信号电压将随发动机转速的变化而变化，从而检测发动机转速。⑶车速传感器①磁感应式：由信号轮和传感器头组成。信号轮安装在变速器输出轴上并随其旋转，传感器头固定在变速器壳体上。信号电压将随变速器输出轴转速的变化而变化，从而检测汽车车速，作为换挡控制的主要依据。②笛簧开关式笛簧开关由小玻璃管内安装的两个细长触头（铁、镍磁性材料）构成。触头的开闭，受车速表软轴驱动的磁极控制，从而产生随车速变化的脉冲信号送给ECU用于进行换挡控制。③光电式设置在组合仪表内。结构：齿扇转子——软轴驱动。光电耦合器：◆发光二极管◆光电三极管◆控制电路⑷输入轴转速传感器电磁感应式；安装在变速器输入轴附近；用于检测输入轴转速，以便更精确地控制换挡过程。⑸变速器油温传感器负温度系数热敏电阻式；安装在变速器油底壳内的液压控制阀板上，用于

检测变速器油温，以作为ECU进行换挡控制、油压控制、锁止离合器控制的依据。⒉控制开关⑴超速挡开关安装在变速器操纵手柄上，用于控制自动变速器超速挡。在驾驶室仪表板上，设置“O/D

OFF”指示灯，用于显示超速挡开关的状态。功用：汽车行驶中，控制自动变速器何时进入超速挡。

超速挡开关设置在换挡杆上，超速切断指示灯安装在组合仪表板上。超速挡使用条件：平坦、较好路面行驶；选挡杆置于“D”位；

节气门开度85%以上；

车速60Km/h；变速器油温70℃以上。工作情况：未按下超速挡开关时，超速挡控制电磁阀断电关闭，同时2号电磁阀通电打开，来自手控阀的油压不能进入3-4挡换挡阀上端，3-4档换挡阀将始终处于上位，变速器只能工作在3挡。按下超速挡开关后，超速挡控制电磁阀通电打开，同时2号电磁阀断电关闭，来自手控阀的控制油压进入

3-4挡换挡阀上端，迫使3-4挡换挡阀下移，接通通往制动器B0的油压通路，变速器才能进入超速挡工作。手控阀的控制油压进入3-4挡换挡阀上端，迫使3-4挡换挡阀下移，接通通往制动器B0的油压通路，变速器才能进入超速挡工作。⑵模式选择开关①经济模式以获得最佳燃油经济性为目标设计换挡规律；②动力模式以获得最大动力性为目标设计换挡规律；③标准模式介于经济模式和动力模式之间；④手动模式以手动方式选择合适挡位。⑶空挡起动开关是多功能开关：控制起动继电器，还可将变速器换挡杆位置信息送给ECU。将信号“N”、“2”、“L”信号（高电位有效）输入ECU，无信号输入，判断变速器处于“D”位。㈡执行器电控系统的执行元件是电磁阀。按其作用不同可分为：换挡电磁阀、锁止电磁阀、调压电磁阀。按其工作方式不同可分为：开关式电磁阀、脉冲式电磁阀。开关式电磁阀作用：开启和关闭变速器液压油路，用于控制换挡阀和液力变速器的锁止电磁阀。脉冲式电磁阀作用：控制油路中油压的大小。㈢电子控制器ECU⒈ECU工作原理中央处理器CPU每隔一定时间取一次输入信号，处理这些信息（车速、节气门开度等），并从存储器中“读出”预置的该节气门开度下的最佳换挡点速度，与当时采样的车速比较后，判断是否换挡，如需换挡

则通过接口发出换挡指令，再通过电磁阀实现升挡或

降挡。①快松油门，提前换高挡；②急踩油门，提前降低挡；③将挡位杆置于低位，限制换挡范围。⒉ECU的功能⑴换挡正时的控制（换挡点控制）换挡规律—换挡车速与节气门开度的关系是通过实验事先确定好的。①经济换挡规律②标准换挡规律③动力换挡规律经济换挡规律标准换挡规律动力换挡规律⑵变矩器锁止离合器闭锁正时控制ECU存储了不同挡位不同换挡模式下的闭锁工作程序，通过控制锁止电磁阀来控制锁止离合器的结合与分离。注：以下四种情况将会强制解除闭锁：①IDL触点接通；②冷却水温低于70℃；③CCS工作，车速低于预置车速，但高于10km/h；④制动开关接通。⑶超速行驶控制选挡杆置于“D”位，超速开关接通，在符合超速行驶条件下，汽车超速行驶。优点：降低油耗，减少噪声。

以下两种条件将解除超速行驶：冷却水温低于70℃CCS工作，车速低于预置车速，但高于10km/h。⑷发动机扭矩控制换挡时，为使换挡平顺，会暂时使发动机点火时间滞后，点火延迟，使发动机扭矩下降。⑸自诊断功能⑹失效安全保护功能电磁阀1#失效D位—“3挡”或“OD”挡2位—“3挡”L位—“1挡”或“2挡”电磁阀2#失效1#、2#均失效D位—“1挡”或“OD”挡2位—“1挡”或“3挡”L位—“1挡”或“2挡”

D位—“OD”挡2位—“3挡”L位—“1挡”主车速传感器失效，启用辅助车速传感器。㈣换挡控制过程⒈手动阀功用：依选挡杆位置不同：“L”、“2”、“D”、“N”、“R”、“P”，分别将主油路油压导入

相应的管路。结构：手动滑阀；通过连杆与变速器选挡杆连接；控制滑阀移动进行油路切换。

控制过程（见以下控制过程图）⒉换挡阀自动变速器通常采用三个换挡阀，分别由三个换挡电磁阀来控制，并通过三个换挡阀之间油路互锁作用，实现四个挡位的变换。⑴

1－2换挡阀⑵

2－3换挡阀⑶

3－4换挡阀⑴

1－2换挡阀作用：控制自动变速器在1档和2档之间变换。工作：当ECU不对电磁阀②通电时，管路压力作用在阀芯上端，迫使阀芯下移，变速器进入1档。当ECU对电磁阀②通电时，作用在阀上端管路压力由电磁阀②排放掉，阀芯在弹簧作用下上移，变速器进入2档。⑵

2－3换挡阀作用：控制变速器在2档和3档之间变换。工作：当ECU对电磁阀①通电时，作用在阀芯上端管路压力由电磁阀①排放掉，阀芯在弹簧作用下上移，变速器进入2档。当ECU使电磁阀①断电时，管路压力作用在阀芯上端，使阀芯下移，变速器进入3档。⑶

3－4换挡阀作用：控制变速器在3档和4（OD）档之间变换。工作：当ECU对电磁阀②通电时，作用在阀芯上端管路压力由电磁阀②排放掉，阀芯在弹簧作用下上移，变速器进入3档。当ECU使电磁阀②断电时，管路压力作用在阀芯上端，使阀芯下移，变速器进入4档。⑷三个换挡阀在不同挡位时阀芯所处位置电◆磁阀①②1-2阀2-3阀3-4阀1挡onoff1-2阀下位2-3阀上位3-4阀上位2挡onon1-2阀上位2-3阀上位3-4阀上位3挡offon1-2阀上位2-3阀下位3-4阀上位⒊综合控制过程⒋锁止离合器控制阀锁止离合器控制阀包括：锁止电磁阀、锁止信号阀、锁止继动阀。⑴锁止电磁阀NO.3锁止电磁阀采用脉冲式。ECU通过控制输出脉冲信号占空比的大小，调节锁止电磁阀的开度，以控制作用在锁止信号阀和锁止继动阀上的油压。⑵锁止信号阀由滑阀和弹簧组成。受控于锁止电磁阀，控制来自B2

的管路压力，何时作用于锁止继动阀。⑶锁止继动阀由滑阀和弹簧组成。根据锁止信号阀的锁止信号，通过改变通往变矩器的ATF的流向，使液力变矩器内

的锁止离合器适时地结合与分离。⑷锁止控制原理及控制过程锁止电磁阀通电，阀门打开泄压，锁止信号阀阀芯上移，使B2

的管路油压作用于锁止继动阀下端，使阀芯上移，锁止离合器结合。锁止电磁阀断电，阀门关闭，锁止信号阀阀芯在管路油压作用下下移，B2

的管路油压不再作用于锁止继动阀下端，而油泵来的管路油压作用于锁止继动阀上端，使阀芯下移，使通向液力变矩器的

ATF改变流向，锁止离合器分离。自动变速器电子控制系统（18m）二、自动变速理论⒈自动换挡规律：就是各挡位间的自动换挡时刻随换挡参数变化的规律。换挡控制的要求：⑴主要控制要求是动力性和燃油经济性按动力性确定的换挡规律为最佳动力性换挡规律；按经济性确定的换挡规律为最佳竞技性换挡规律。⑵满足各种道路和各种行驶工况的要求雪地行驶、坡道行驶、短时超车加速行驶等。⑶能体现个性，符合驾驶愿望⒉换挡参数反映发动机和汽车工作情况的参数是油门开度

和车速。这两个参数作为确定挡位的基本换挡参数。⑴用油门开度和车速可以分析动力性和燃油经济性按动力性和经济性确定换挡规律⑵发动机转速作为辅助参数锁止离合器的打滑控制中的主要控制参数，另外当车速传感器失效时作为替代参数。三、自动变速器换挡图⒈换挡图的识读⒉换挡图的运用⒈换挡图的识读⑴简化换挡图：不带锁止装置

的四挡自动变

速器换挡图。换挡是由油门开度和车速来

确定的，因此，换挡图一般以节气门的相对开度为纵坐标，车速

(或输出轴转速)为横坐来作出。⑵换挡曲线分布的一般规律换挡曲线：实线为换上挡线、升挡曲线、换高档曲线；虚线为换下挡线、降挡曲线、换低挡曲线。①换高档曲线位于换低挡曲线之右方；②换高档曲线位于换低挡曲线之下方；③换低挡曲线位于同级换高档曲线之左上方，有些AT换低挡曲线甚至位于次级换高档曲线之左上方。

这样的设计是通过降挡“滞迟”避免在换挡点附近的频繁换挡。⑶锁定图及其读图方法自动变速器往往带有液力变矩器锁止离合器，其换挡图均含有锁止离合器工作曲线——锁定图。最简单的锁定图可与换挡曲线合为一体，仅在某

挡换挡曲线相应车速处作出标记，没有绘锁定曲线。锁定一般只受车速的控制，只要车速达到设定值，

就接通锁止离合器，接实现“锁定”；当车速降至

某一值，即解除锁定。图2中：当变速器由3挡换入0／D挡运行时，只要车速超过60km／h，锁止离合器便被锁定；而为了避免繁频的锁止-释放动作，锁止解除的车速(虚线)要较3→O／D曲线为低，以实现锁定解除的“滞迟”。现代EC—AT换挡锁定图通常采用阴影法表示⒉换挡图的运用⑴在换挡图上确定正确换挡点换挡图最主要的功用是作为评价实际自动变速器换挡性能的依据，即变速器实际换挡动作是否发生在各换挡曲线之上。如果是(或发生在其附近)，则变速器换挡性能良好；如果偏离曲线较多，则变速器换挡性能不良，便应找出其原因，并予以排除，否则将影响汽车的动力性和经济性，及变速器的使用寿命。实际换挡点正好落在换挡曲线上的情况是很少的，这是由于节气门设定误差、车速误差、操作误差、换挡动作误差等多种因素造成的。一般实际换挡车速与换挡图的换挡车速误差在10％以内是可以接受的，15％以上应视为不正常。确定换挡点的方法在换挡图上寻找正确换挡点的方法很简单，先设定汽车行驶的油门开度(如20％)，用直尺从纵坐标该节气门开度(20％)处引一根与横坐标平行的直线，该直线与各换挡曲线交点的横坐标值即为自动变速器按该曲线进行换挡的标准车速。⑵运用锁定图检验锁止状态与换挡图一样，节