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1、模块模块5 5 电控自动变速器的结构、工作原理及检修电控自动变速器的结构、工作原理及检修第1页/共104页【学习目标】【学习目标】掌握电控自动变速器的结构、工作原理以及检修方法。第2页/共104页5.1 5.1 电控自动变速器的结构和工作原理电控自动变速器的结构和工作原理第3页/共104页【基本理论知识】【基本理论知识】5.1.1电液式控制系统特点 电控自动变速器主要由变速系统、液压控制系统和电子控制系统组成，由于机械部分与普通变速器几乎相同，在这里不在叙述，本模块着重讲述与普通变速器不同的控制系统的特点、原理及功用。第4页/共104页 1969年，法国雷诺(Renault)R16TA轿车首先
2、装用了电子控制的液压换挡系统。20世纪80年代，计算机技术的飞速发展，微处理机、电子计算机应用于汽车液力自动变速器的控制系统也迅速推广。目前，电子控制液压换挡系统(简称电控液压换挡系统)已广泛用于液力自动变速器，而且越来越多地取代全液压控制系统。它与全液压式的不同之处是自动换挡的控制系统(换挡点的选择及发生换挡信号等)是由电子计算机或微处理机来完成。此时，控制换挡的信号(如车速、加速度、节气门开度、选挡范围、换挡规律选择等)亦相应地变为电信号。但是，系统中的换挡执行机构仍然是液压的，故称为电控液压换挡系统，与全液压控制系统相比，它最主要的优点是：第5页/共104页1)由于计算机能够存储与处理多
3、种换挡规律，所以它可以按车辆的行驶需要对相应规律进行选择，可以实现更合理、更复杂的控制，突破液压阀结构的限制，获得更理想的燃料经济性和动力性。2)可大大简化液压系统，从而使结构紧凑、质量轻。3)控制精度高、反应快而且动作准确。4)与整车的其他系统的电子控制，如发动机控制、巡航控制、牵引力控制、制动系统、四轮驱动控制等兼容性好。5)自动换挡系统变更换挡规律或参数时，只需改变控制程序和某些电子元件的型号规格就能达到要求，而无需对变速器结构零件作任何变动，所以适应性强，开发周期短，在系列产品中更能显示其优越性。第6页/共104页 显然，电控液压换挡系统大幅度改善了车辆的性能。它不仅简化了自动变速器的
4、液压系统，而且使自动变速器更完善，进一步提高了车辆的动力性和燃油经济性。5.1.2电控液压自动换挡基本原理 传统自动变速器的自动控制，是利用节气门阀产生的油压pz和调速阀产生的油压pv共同控制来实现自动换挡的。电子控制自动变速器的各项控制由电子控制系统和液压控制系统共同完成，是利用传感器、控制器(ECU)及执行器来完成换挡任务，主要组成如图5-1所示，其基本原理可通过控制流程图5-2来加以说明。第7页/共104页第8页/共104页1.信号的产生节气门信号、车速信号、输入轴信号、输出轴信号、油温信号、油压信号等都是利用传感器反馈给电脑(ECU)。2.信号的处理电脑(ECU)接受信号，处理后传给执
5、行器，发出换挡的指令。第9页/共104页第10页/共104页3.指令的执行 各种电磁阀接受到指令后执行换挡的任务，换挡电磁阀A和B通过通、断电，完成油路的转换，实现挡位的改变，其线圈阻值一般在11左右。调压电磁阀根据电脑的指令来调节控制油压，通过电磁阀开闭脉冲频率的变化或改变通道截面的大小来节流调压，满足各种转速工况下的需要，其线圈的电阻值在4左右。液力变矩器锁止电磁阀用于控制锁止离合器，锁止离合器工作的时候，把泵轮和涡轮锁为一体，提高了传动效率。强制降挡电磁阀是为了快速换入低挡，增大牵引力。两个换挡电磁阀一般有四种组合方式：A通、B断1挡(D1)；A通、B通2挡(D2)；A 断、B通3挡(D
6、3)；A断、B断4挡(OD)。利用两个换挡电磁阀共同控制三个液压换挡阀两端的油压，使换挡阀处于不同位置，从而打开不同的油路，通过控制离合器和制动器的动作，使行星齿轮传动机构处于不同的挡位，即实现自动升降挡。第11页/共104页 由于是电控系统，故设有故障信号灯，一般通过Power挡灯或“OD”挡指示灯来显示。若在汽车的行驶过程中，故障灯亮，则说明自动变速器存在故障，提醒驾驶员立即送修，并可以通过故障灯的闪烁来提取故障码。5.1.3电子控制系统的组成及各部分的功用 电子控制系统由各种传感器、执行器、控制开关及电脑等组成，安装在发动机、自动变速器及汽车的其他装置上，测得发动机转速、节气门开度、汽车
7、车速、自动变速器油温等运算参数并传给自动变速器的电脑，电脑是整个控制系统的中心，通过分析运算各个控制开关送来的操作指令和电脑内设定的控制程序，向各个执行器发出指令信号，以操纵阀体中各个控制阀的工作，从而最终实现对自动变速器的控制，如图5-3所示。第12页/共104页第13页/共104页5.2 5.2 传感器、执行器的结构、工作原理及检修传感器、执行器的结构、工作原理及检修第14页/共104页【本节目标】【本节目标】掌握各传感器、执行器及控制开关的结构、工作原理及检修。【基本理论知识】第15页/共104页5.2.1传感器的结构、工作原理及检修1.传感器的结构与工作原理(1)节气门位置传感器汽车发
8、动机的节气门是由驾驶员通过加速踏板来操纵的，以便根据不同的行驶条件控制发动机的运转。例如：上坡或加速时节气门开度要大，而下坡或等速行驶时，节气门开度要小，这些不同的行驶条件对汽车自动变速器换挡规律的要求往往有很大的不同。电子控制式自动变速器是利用安装在发动机节气门体上的节气门位置传感器，作为电脑控制自动变速器挡位变换的依据，从而使自动变速器的换挡规律，在任何使用条件下都能满足汽车的使用要求。第16页/共104页 节气门位置传感器有很多种类型，装有自动变速器的汽车通常采用线性可变电阻型的节气门位置传感器。这种节气门位置传感器由一个线性电位计和一个怠速开关组成，如图5-4a所示，节气门轴带动线性电
9、位计及怠速开关的滑动触点，节气门关闭时，怠速开关接通，节气门开启时，怠速开关断开。而当节气门处于不同开度时，电位计的电阻不同。传感器的VC端子上有来自ECU的5V电源电压，VTA端子的电压作为反映节气门开度的电压输入电脑ECU，其输出特性如图5-4b所示。这样，电脑通过节气门位置传感器可以获得表示节气门由全闭到全开连续变化的模拟信号以及节气门开度的变化速率，以作为其控制不同行驶条件下挡位变换的主要依据之一。第17页/共104页第18页/共104页(2)车速传感器车速传感器安装在自动变速器输出轴附近，用于检测自动变速器输出轴的转速。电脑根据车速传感器的信号计算出车速，作为换挡控制的依据。车速传感
10、器主要有舌簧开关式、磁阻元件式、磁电脉冲式、光电式等四种类型。1)磁电脉冲式车速传感器。如图5-5a所示，磁电脉冲式车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成，它固定在自动变速器输出轴附近的壳体上，靠近安装在输出轴上的感应转子。当输出轴传动时，感应转子的凸齿不断地靠近或离开车速传感器，使感应线圈内的磁通量发生变化，从而产生交流感应电压，如图5-5b所示。车速越高，输出轴的转速也越高，感应电压的脉冲频率也越大，电脑则根据感应电压脉冲频率的大小计算出车速，如图5-5c所示。第19页/共104页第20页/共104页2)舌簧开关式车速传感器。舌簧开关式车速传感器有的安装在车速表的转子附近，有的安装在输出轴
11、上。如图5-6a所示，舌簧开关式车速传感器由舌簧管和旋转的磁铁组成，在舌簧管内封装有两片簧片构成的触头，触头由铁、镍等易于被磁铁吸引的强磁性材料制成。受舌簧管外磁铁的控制，有时触头互相吸引而闭合，有时触头互相排斥而断开，从而形成了触头的开关作用。如图5-6b所示，当N、S磁极从接近舌簧开关到逐渐离开时，上、下两个触头变为不同极性的磁极，触头互相吸引，舌簧开关变为闭合状态；当N极或S极接近舌簧开关时，上、下两个触头变为同一极性的磁极，触头互相排斥，开关变为断开状态。一般旋转磁铁采用四极的，所以当仪表电缆旋转或输出轴转一圈，就会输出四个通电脉冲信号。第21页/共104页第22页/共104页3)磁阻
12、元件式车速传感器。磁阻元件式车速传感器采用了元件电阻随磁场变化而变化的磁阻(MRE)来检测车速，这种传感器直接装在输出轴上，如图5-7所示。它有两个主要的部件，即磁环与内装磁阻元件，两者组成了集成电路。当齿轮驱动传感器轴旋转时，与轴连在一起的多极磁环也同时旋转，磁环旋转引起了磁通变化，使集成电路内磁阻元件的阻值发生了变化，利用磁阻元件的阻值变化可以检测出磁铁旋转引起的磁通变化。阻值的变化引起电压的变化，并把电压的变化输入到比较器中进行比较，再由比较器输出信号控制晶体管的导通和截止。第23页/共104页第24页/共104页4)光电式车速传感器。光电式车速传感器通常装在组合仪表内，传感器上有发光二
13、极管、光敏晶体管以及车速表驱动的遮光板等，如图5-8所示。当遮光板没有遮光时，发光二极管的光照射到光敏晶体管上，光敏晶体管的集电极中有电流通过，该管导通，这时晶体管VT1也导通，在SO端子上无电压输出。当遮光板遮光时，发光二极管的光不能照射到光敏晶体管上，光敏晶体管不导通，这时晶体管VT1截止，从而在SO端子上就有5V电压输出，遮光板上有20个切槽，即仪表电缆每转一圈，传感器就有20个脉冲输出。第25页/共104页第26页/共104页(3)输入轴转速传感器输入轴转速传感器的结构、工作原理在车速传感器相同。它安装在行星齿轮变速器的输入轴或与输入轴连接的离合器鼓附近的壳体上，如图5-9所示，用于检
14、测输入轴转速，并将信号送入电脑，使电脑更精确地控制换挡过程。此外，电脑还将该信号和来自发动机控制系统的发动机转速信号进行比较，计算出液力变矩器的传动比，使油路压力控制过程和锁止离合器的控制过程得到进一步的优化，以改善换挡品质，提高汽车的行驶性能。第27页/共104页第28页/共104页(4)自动变速器油温度传感器自动变速器油温度传感器安装在自动变速器油底壳内的阀体上，用于检测自动变速器油的温度，以作为电脑进行换挡控制、油压控制和锁止离合器控制的依据。自动变速器油温度传感器内部是一个半导体热敏电阻，它具有负的油温电阻系数，温度越高，电阻越低，电脑根据其阻值的变化测出自动变速器油的温度。除了上述各
15、种传感器之外，自动变速器的控制系统还将发动机控制系统中的一些信号，如发动机转速信号、发动机冷却液温度信号、大气压力信号、进气温度信号等，作为控制自动变速器的参与信号。(5)控制开关的结构与功能不同车型的自动变速器设置有不同的控制开关，如超速挡开关、模式开关、空挡起动开关和强制降挡开关等，超速挡开关和模式开关在前面已经讲述，下面仅分析空挡起动开关和强制降挡开关。第29页/共104页1)空挡起动开关。空挡起动开关位于自动变速器手控阀摇臂轴上或变速杆下方，如图5-10所示，用于检测变速杆的位置。它由几个触点组成当变速杆拨于不同的位置时，接通相应的触点，电脑根据被接通的触点测得变速杆的位置，以便按不同
16、的程序控制自动变速器的工作。第30页/共104页2)强制降挡开关。强制降挡开关位于加速踏板的下方，当踩下加速踏板并使节气门到达全开位置时，强制降挡阀接通并向电脑发送信号，电脑按急加速的程序换挡，使变速器强制降低一个挡位以使车辆的加速性能更好。2.传感器的检修(1)节气门位置传感器的检修节气门位置传感器用于测定节气门开度，并将信号送至发动机和自动变速器的ECU，其电路如图5-11所示。1)节气门位置传感器的检测。第31页/共104页 点火开关OFF。拔去节气门位置传感器的线束插头。用万用表测量怠速开关的导通情况，如图5-12所示。把万用表置于电阻挡，当节气门全闭时，怠速开关应导通，即2和1端子之
17、间的电阻R=0；当节气门开启时，怠速开关应不导通，即2和1端子之间的电阻R=。否则应调整或更换节气门位置传感器。用万用表测量节气门位置传感器中线性电位计的电阻，即1(E2)和3(VTA)之间的电阻，该电阻应能随节气门开度的增大而呈线性增大，其具体标准见表5-1。第32页/共104页第33页/共104页第34页/共104页第35页/共104页2)节气门位置传感器的调整。节气门的检测结果若不符合标准，会影响到自动变速器的正常工作，应对其进行正确的调整。拧松节气门位置传感器的两个固定螺钉。将厚度为0.50mm的塞尺插入节气门摇臂和限位螺钉之间，同时用万用表测量怠速开关的导通情况，如图5-13所示。第
18、36页/共104页 朝节气门开启方向转动节气门位置传感器，使怠速开关断开，然后朝节气门闭合方向慢慢转动节气门位置传感器，直到怠速开关闭合为止。拧紧节气门位置传感器的两个固定螺钉。分别用0.40mm和0.65mm的塞尺插入节气门限位螺钉和节气门摇臂之间，同时测量怠速开关的导通情况。当塞尺为0.40mm，怠速开关应导通；当塞尺为0.65mm时，怠速开关应断开。否则，应重新调整节气门位置传感器。第37页/共104页(2)车速传感器的检修车速传感器可以检测自动变速器输出轴转速，并将信号输送至发动机和变速器的ECU，ECU根据这些信号确定车速，并和节气门位置传感器传来的信号共同控制换挡点和锁定正时，如果
19、车速传感器发生故障，ECU则利用曲轴位置传感器和节气门位置传感器的输入信号作为备用信号。1)车速传感器的阻值检测。点火开关OFF。拔下车速传感器的线束插头。用万用表测量车速传感器两接线柱之间的电阻，如图5-14所示，电阻R12=560680。如果感应线圈短路、断路或电阻值不符合标准，应更换传感器。第38页/共104页2)车速传感器的功能检测。用千斤顶将汽车一侧的驱动轮顶起，把变速杆置于空挡位置，用手转动悬空的驱动轮，同时用万用表测量车速传感器两接线柱之间有无脉冲感应电压。测量时，应将万用表选择开关转至1V以下的直流电压挡，若测量时万用表指针有摆动，说明传感器有输出脉冲，其工作正常，否则应更换传
20、感器。也可以将车速传感器拆下，用一块磁铁靠近车速传感器的前端，然后迅速移开，同时检查传感器两接线柱之间的电压，如图5-15所示，若有脉冲感应电压，则说明传感器良好，若无感应电压或感应电压很微弱，说明传感器有故障，应更换。第39页/共104页第40页/共104页(3)自动变速器油温传感器的检修自动变速器油温传感器将油温转换为电压值，输入发动机和变速器的ECU，其内部是一个半导体的热敏电阻，其电路如图5-16所示。油温传感器的检测按以下步骤进行。点火开关OFF。拔下油温传感器电插头。拆下油温传感器。将油温传感器置于盛有水的烧杯中，加热杯中的水，同时测量在不同温度下传感器两接线端之间的电阻，如图5-
21、17所示。第41页/共104页第42页/共104页 若在10时，R=6.5k，110时，R=0.2m，即说明传感器良好，否则应更换传感器。(4)空挡起动开关的检修空挡起动开关用于测定变速杆位置，将信号传至发动机和自动变速器的ECU。发动机和自动变速器的ECU接收来自空挡起动开关的信号(R、N、2、L)。如果接收不到信号，便会认为变速杆处于D位，其电路如图5-18所示。第43页/共104页1)空挡起动开关的检测。用千斤顶顶起车辆。将点火开关置于ON。变速杆置于以下各个挡位时，测量电脑的NSW、2、L与车身接地之间的电压，应符合表5-2的要求。若不符合要求，须拆下空挡起动开关。第44页/共104页
22、 将点火开关OFF。拆下空挡起动开关。将手控阀拨至各个挡位，同时用万用表测量空挡起动开关各个端子的导通情况，如图5-19所示。第45页/共104页 将测量值与标准值对比，若不相符，应调整或更换空挡起动开关，见表5-3。第46页/共104页2)空挡起动开关的调整。松开空挡起动开关固定螺栓，将变速杆拨到N位。将槽口对准空挡基准线，如图5-20所示。3)空挡起动开关的更换。拆下手控阀摇臂和变速杆之间的连杆。拧松手控阀摇臂轴上的锁紧螺母，拆下手控阀摇臂。第47页/共104页 拆下空挡起动开关固定螺栓，卸下空挡起动开关。按拆卸相反的顺序安装新的空挡起动开关。按规定顺序重新调整空挡起动开关。(5)输入轴转
23、速传感器该传感器检测输入轴的转速，将输入轴转速信号和车速传感器信号进行比较，电脑便可测定各挡的换挡正时，并根据不同的情况准确地控制发动机的转矩和油压，从而使换挡平顺。其结构和车速传感器相同，故检测过程与车速传感器类似，在此不再介绍。第48页/共104页5.2.2执行器的结构、工作原理及检修1.执行器的结构与工作原理电子控制装置中的执行器是各种电磁阀，常见的有开关式电磁阀和脉冲线性式电磁阀两种。(1)开关式电磁阀的结构与工作原理开关式电磁阀的作用是打开或关闭油路，通常用于控制换挡阀及液力变矩器锁止阀的工作。开关式电磁阀由电磁线圈、衔铁、回位弹簧、阀芯和阀球等组成，如图5-21所示。它有两种工作方
24、式，一种是让某一条油路保持油压或泄空，如图5-21a所示，即当电磁线圈不通电时，阀芯被油压推开，打开泄油孔，该油路的自动变速器油经电磁阀泄空，油路压力为零；当电磁线圈通电时，电磁力使阀芯下移，关闭泄油孔，使油路压力上升。另一种是开启或关闭某一条油路，即当电磁线圈不通电时，油压将阀芯推开，阀球在油压作用下关闭泄油孔，打开进油孔，使主油路压力油进入控制油路，如图5-21b所示，当电磁线圈通电时，电磁力使阀芯下移，推动阀球关闭进油孔，打开泄油孔，控制油路内的压力油由泄油孔泄空，如图5-21c所示。第49页/共104页(2)脉冲线性式电磁阀的结构与工作原理脉冲线性式电磁阀的结构与开关式电磁阀相似，也是
25、由电磁线圈、衔铁、阀芯或滑阀等组成，如图5-22a、b所示，它通常用来控制油路中的油压。当电磁线圈通电时，电磁力使阀芯或滑阀开启，自动变速器油经泄油孔排出，油路压力随之下降，当电磁线圈断电时，阀芯或滑阀在弹簧弹力的作用下下降泄油孔关闭，使油路压力上升。脉冲线性式电磁阀和开关式电磁阀的不同之处在于控制它工作的电信号不是恒定不变的电压信号，而是具有固定频率的脉冲电信号，电磁阀在脉冲电信号的作用下不断反复地开启和关闭泄油孔，电脑通过改变每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比率，称为占空比，变化范围为0100%，从而改变电磁阀开启和关闭的时间比率，来控制油路的压力。占空比越大，经电磁阀泄出的自动变速器油
26、越多，油路压力越低，反之占空比越小，油路压力越大，如图5-23所示。第50页/共104页第51页/共104页第52页/共104页第53页/共104页 脉冲线性式电磁阀一般安装在主油路或蓄压器背压油路上，电脑通过这种电磁阀在自动变速器升挡或降挡的瞬间使油压下降，进一步减少换挡冲击，使挡位的变换更加柔和。2.执行器的检修(1)换挡电磁阀的检修电子控制自动变速器的换挡电磁阀大多采用的是开关式电磁阀，其控制电路如图5-24所示。第54页/共104页1)换挡电磁阀的电气检查。用千斤顶顶起车辆。拆下自动变速器的油底壳。拔下电磁阀的插头。用万用表测量电磁阀线圈的电阻，如图5-25a所示，阻值一般为1016。
27、若电磁阀线圈短路、断路或阻值不符合标准，应更换。将12V电源加到电磁阀线圈上，如图5-25b所示，此时应能听到电磁阀工作的“咔嗒”声。否则，应更换电磁阀。第55页/共104页第56页/共104页2)换挡电磁阀的机械检查。拆下油底壳。拆下1号和2号电磁阀。将压缩空气(490kPa)吹入电磁阀的进油口。当电磁阀线圈不接电源时，进油口和泄油口之间应不通气，如图5-26a所示；当接上电源后，进油口和泄油口之间应相通，否则，说明电磁阀损坏，应更换，如图5-26b所示。第57页/共104页(2)油压调节电磁阀的检修油压调节电磁阀大多采用脉冲线性式电磁阀，用于控制油压或锁止离合器锁止时的油压，如LS400的
28、3号和4号电磁阀。3号电磁阀用于控制作用在锁止离合器上锁止正时的油压，4号电磁阀用于蓄压器背压的调节。下面以4号电磁阀为例说明此类电磁阀的检查过程及电路，如图5-27所示。1)油压调节电磁阀的就车检查。用千斤顶顶起车辆。第58页/共104页 拆下自动变速器的油底壳。拔下电磁阀的线束插头。用万用表测量电磁阀线圈电阻值，一般为3.64.0，若电磁阀线圈短路、断路或电阻值不符合标准，应更换电磁阀。2)油压调节电磁阀的性能检验。拆下电磁阀。将蓄电池电源串联一个810W的灯泡，然后与电磁阀线圈连接，切记不可直接与12V电源连接，否则会烧毁电磁阀线圈。在通电时，电磁阀阀芯应向外伸出；断电时，电磁阀阀芯应向
29、内缩入，如图5-28a所示，如有异常，说明电磁阀损坏，应更换。第59页/共104页第60页/共104页 还可用可调电源作检测。检测时，将可调电源与电磁阀线圈连接。调整电源的电压，同时观察阀芯的移动情况。当电压逐渐升高时，阀芯应随之向外移动，当电压逐渐减小时，阀芯应随之向内移动，如图5-28b所示。否则，说明电磁阀损坏，应更换。在检验中应注意保持电源的电流不超过1A。第61页/共104页第62页/共104页5.3 5.3 电脑及其控制电路的结构与功能电脑及其控制电路的结构与功能第63页/共104页【本节目标】【本节目标】了解电脑及其控制电路的结构与功能。第64页/共104页【基本理论知识】【基本
30、理论知识】5.3.1电脑及其控制电路的结构与功能 各种车型自动变速器的电子控制装置的结构，特别是电脑的内部结构及控制程序的内容，传感器、执行器及控制开关的配置和类型，控制电路的布置方式等往往有很大的不同。第65页/共104页 有些车型的自动变速器有自己的电脑，该电脑专门用于控制自动变速器的工作，这种电脑除了和自动变速器工作有关的传感器、控制开关、执行器连接之外，往往还通过电路和汽车其他系统的电脑连接，如发动机控制系统的电脑、巡航控制系统的电脑等，并从这些电脑中获取与控制自动变速器有关的信号，或将自动变速器的工作情况通过电信号传送给其他系统的电脑，让发动机或汽车其他系统的工作能与自动变速器相配合
31、。也有许多车型的自动变速器和发动机由同一个电脑来控制，从而使自动变速器的工作能更好地与发动机的工作相匹配，如大部分丰田汽车的电子控制自动变速器都是采取这种控制方式。各种自动变速器电脑的控制内容和控制方式虽然不完全相同，但却有很多相似之处，通常具备以下功能：第66页/共104页1.换挡控制 换挡控制即控制自动升挡车速和降挡车速)，对汽车的动力性和燃料经济性有很大的影响。对于汽车的某一特定行驶工况来说，都有一个与之相对应的最佳换挡时刻或换挡车速，电脑应使自动变速器在汽车的任意行驶条件下都按最佳换挡时刻进行换挡，从而使汽车的动力性和燃料经济性等各项指标达到最优。变速器的换挡时刻，也就是在汽车达到某一
32、车速时，让自动变速器升挡或降挡，它是自动变速器电脑最基本的控制内容。自动变速器的换挡时刻或换挡车速(包括汽车的最佳换挡车速主要取决于汽车行驶时的节气门开度，如图5-29所示，不同节气门开度下的最佳换挡车速可以用自动换挡图来表示。第67页/共104页 由图中可知，节气门开度越小，汽车的升挡车速和降挡车速越低；反之，节气门开度越大，汽车的升挡车速和降挡车速越高。这种换挡规律十分符合汽车的实际使用要求，例如，当汽车在良好路面上缓慢加速时，行驶阻力较小，节气门开度也小，升挡车速可相应降低，即可以较早地升入高挡，从而让发动机在较低的转速范围内工作，减小汽车油耗；反之，当汽车急加速或上坡时，行驶阻力较大，
33、为保证汽车有足够的动力，节气门开度加大，换挡时刻应相应延迟，也就是升挡车速应相应提高，从而让发动机工作在较高的转速范围内，以产生较大的功率，提高汽车的加速和爬坡能力。第68页/共104页第69页/共104页 汽车自动变速器的变速杆或模式开关处于不同位置时，对汽车的使用要求也有所不同，因此其换挡规律也应相应地调整，电脑将汽车在不同使用条件下的最佳换挡规律以自动换挡图的形式储存在电脑存储器内。在汽车行驶中，电脑根据空挡起动开关和模式开关的信号从存储器内选择出相应的自动换挡图，再将车速传感器和节气门位置传感器测得的车速、节气门开度与自动换挡图进行比较，根据比较结果，在达到设定的换挡车速时，电脑便向换
34、挡电磁阀发出电信号，以实现挡位的自动变换，如图5-30所示。四速自动变换器控制系统中的换挡电磁阀通常有二个或三个。大部分日本轿车自动变速器，如丰田、马自达轿车等采用二个换挡电磁阀，一部分欧美轿车自动变速器，如奥迪、福特轿车等采用三个换挡电磁阀。控制系统通过这些换挡电磁阀开启或关闭(通电会断电)的不同组合来组成不同的挡位，不同厂家生产的自动变速器换挡电磁阀的工作组合与挡位的关系都不完全相同。第70页/共104页2.油路油压控制 电液式控制系统中的主油路油压也是主油路调压阀调节的。早期的电液式控制系统还保留了液压式控制系统，工作受控于节气门阀产生的节气门油压，使主油路油压随着发动机负荷的增大而增加
35、，以满足离合器、制动器等换挡执行元件传递大转矩时对工作压力的需要。目前一些新型电子控制自动变速器的电液式控制系统则完全取消了由节气门拉索控制的节气门阀，节气门油压由一个油压调节电磁阀来产生，油压调节电磁阀是一种脉冲线性式电磁阀，电脑根据节气门位置传感器测得的节气门开度，计算并控制送往油压调节电磁阀的脉冲电信号的占空比，以改变油压调节电磁阀排油孔的开度，产生随节气门开度变化的油压，即节气门油压。第71页/共104页 节气门开度越大，脉冲电信号的占空比越小，油压调节电磁阀的排油孔开度越小，节气门油压越大。这一节气门油压被反馈至主油路调压阀，作为主油路调压阀的控制压力，使主油路调压阀随着节气门开度的
36、变化改变所调节的主油路油压的大小，以获得发动机不同负荷下的主油路油压最佳值，并将驱动油泵的动力损失减少到最小，如图5-31所示，电脑还能根据空挡起动开关的信号，在变速杆处于倒挡位置时，提高节气门油压，使倒挡时的主油路油压升高，以满足倒挡时对主油路油压的需要。第72页/共104页第73页/共104页 除了正常的主油路油压控制之外，电脑还可以根据各个传感器测得的自动变速器的工作条件，在一些特殊情况下，对主油路油压作适当的修正，使油路压力控制获得最佳的效果。例如，在变速杆位于前进低挡(S、L或2、1)位置时，由于汽车的驱动力相应较大，电脑自动使主油路油压高于前进位(D位)时的油压，以满足动力传递的需
37、要。为减少换挡冲击，电脑还在自动变速器换挡过程中按照换挡时节气门开度的大小，通过油压调节电磁阀适当减小主油路油压，以改善换挡品质，如图5-32所示。电脑还可以根据自动变速器油温度传感器的信号，在自动变速器油温度未达到正常温度时(低于60)，将主油路油压调整为低于正常值，如图5-33a所示，以防止因自动变速器油在低温下粘度较大而产生换挡冲击，当自动变速器温度过低时(低于30)，电脑使主油路油压升到最大值，以加速离合器、制动器的接合，防止温度过低时，因自动变速器油粘度过大而使换挡过程过于缓慢，如图5-33b所示。第74页/共104页 在海拔较高时，发动机输出功率降低，电脑将主油路油压控制为低于正常
38、值，以防止换挡时产生冲击，如图5-34所示。第75页/共104页第76页/共104页3.自动模式选择控制 液压控制自动变速器和早期的电子控制自动变速器都没有模式开关，驾驶员可以通过这一开关来改变自动变速器的控制模式，包括经济模式、普通模式或动力模式，在不同的的模式下，自动变速器的换挡规律有所不同，以满足不同的使用要求。例如，在经济模式中，是以获得最小的燃油消耗为目的进行换挡控制，因此换挡车速相对较低，动力性能稍差；在动力模式中，是以满足最大动力性为目的进行换挡控制，因此换挡车速相对较高，油耗也较大。目前一些新型的电子控制自动变速器由于采用了由大规模集成电路组成的电脑，具有很强的运算和控制功能，
39、并具有一定的智能控制能力，因此这种自动变速器可以取消模式开关，由电脑进行自动模式选择控制。第77页/共104页第78页/共104页 电脑通过各个传感器测得汽车行驶状况和驾驶员的操作方式，经过运算分析，自动选择采用经济模式、普通模式或动力模式进行换挡控制，以满足不同驾驶操作要求。电脑进行自动模式选择控制时，主要参考经济模式转变为动力模式变速杆的位置及加速踏板被踩下的速率，以判断驾驶员的操作目的。自动选择控制模式:1)当变速杆位于前进低挡(S、L或2、1)时，电脑只选动力模式。2)在前进位(D位)时，当加速踏板被踩下的速率较低时，电脑选择经济模式；当加速踏板被踩下的速率超过控制程序中设定的速率时，
40、电脑由经济模式转变为动力模式。3)在前进位(D位)电脑选择动力模式之后，一旦节气门开度低于1/8，电脑即由动力模式转换为经济模式。第79页/共104页4.锁止离合器控制 电子控制自动变速器的液力变矩器中的锁止离合器的工作是由电脑控制的，电脑按照设定的控制程序，通过一个电磁阀(锁止电磁阀)来控制锁止离合器的接合或分离。正确的锁止离合器控制程序应当是既能满足自动变速器的工作要求，保证汽车的行驶能力，又能最大限度地降低燃油消耗。自动变速器在各种工作条件下的最佳锁止离合器控制程序被存储于电脑的存储器中，电脑根据自动变速器的挡位、控制模式等工作条件从存储器中选择出相应的锁止控制程序，再将车速、节气门开度
41、与锁止控制程序进行比较，当车速足够高，且其他各种条件均满足锁止要求时，电脑向锁止电磁阀输出电信号，使锁止离合器接合，实现液力变矩器的锁止。为保证汽车的行驶性能，在自动变速器油温度低于60，车速低于140km/h，且怠速开关接通时，禁止锁止离合器接合。锁止离合器控制过程如图5-35所示。第80页/共104页第81页/共104页5.发动机制动控制 自动变速器的强制离合器和强制制动器的工作也是由电脑通过电磁阀来控制的，电脑按照设定的发动机制动控制程序，在变速杆位置、车速、节气门开度等因素满足一定条件下，如：变速杆位于低挡位置，且车速大于10km/h，节气门开度小于1/8时，使强制离合器具有反向传递动
42、力的能力，在汽车滑行时可以实现发动机制动。6.改善换挡品质的控制 随着电脑性能的不断提高，电子控制自动变速器的控制范围越来越广，控制功能也越来越多，可以采用多种方法来控制自动变速器的换挡过程，以改善换挡品质，提高汽车的乘坐舒适性。目前常见的改善换挡品质的控制功能有以下几种：第82页/共104页(1)换挡油压控制在升挡或降挡的瞬间，电脑通过油压调节电磁阀适当降低主油路油压，以减少换挡冲击，改善换挡品质。也有一些控制系统是通过电磁阀在换挡时减小蓄压器活塞的背压，以减缓离合器或制动器油缸内油压的增长速度，达到减小换挡冲击的目的。(2)减转矩控制在换挡的瞬间，通过延迟发动机的点火时间或减少喷油量，暂时
43、减小发动机的输出转矩，以减小换挡冲击和输出轴的转矩波动，如图5-36所示。第83页/共104页第84页/共104页(3)N-D换挡控制这种控制是在变速杆由驻车挡或空挡(P或N位)位置换至前进挡或倒挡(D或R位)位置，或相反地由前进挡或倒挡(D或R位)位置换至驻车挡或空挡(P或N位)位置时，通过调整发动机的喷油量，将发动机的转速变化减至最小程度，以改善换挡品质。没有这种控制时，当自动变速器变速杆由驻车挡或空挡(P或N位)位置换至前进挡或倒挡(D或R位)位置时，由于发动机负荷增加，转速将下降，反之，由前进挡或倒挡(D或R位)位置换至驻车挡或空挡(P或N位)位置时，由于发动机负荷减小，转速将上升。具
44、有N-D换挡控制功能的自动变速器的电脑在变速杆由P位或N位换至D位或R位时，若输入轴转速传感器所测得的输入轴转速变化超过规定值，即向发动机电脑发出N-D换挡控制信号，发动机电脑根据这一信号增加或减少喷油量，以防止发动机转速变化过大。N-D换挡控制示意图如图5-37所示。第85页/共104页第86页/共104页7.使用输入轴转速传感器的控制 目前一些新型电子控制自动变速器设有输入轴转速传感器，电脑通过这一传感器可以检测出自动变速器输入轴的转速并由此计算出液力变矩器的传动比(即泵轮和涡轮的转速之比以及发动机曲轴和自动变速器输入轴的转速差)，从而使电脑更精确地控制自动变速器的工作。特别是电脑在进行换
45、挡油路压力控制、减转矩控制、锁止离合器控制时，利用这一参数进行计算，可使这些控制的持续时间更加准确，从而获得最佳的换挡品质和乘坐舒适性。第87页/共104页8.故障自诊断和失效保护功能 为了及时地发现电子控制装置中的故障，并在出现故障时尽可能使自动变速器保持最基本的工作能力，以维持汽车行驶，便于汽车进厂维修，电子控制自动变速器的电子控制装置大都具有故障自诊断和失效保护功能。这种电子控制装置在电脑内设有专门的故障自诊断电路，它在汽车行驶过程中不停地检测自动变速器电子控制装置中所有传感器和部分执行器的工作，一旦发现某个传感器或执行器有故障，它立即采取以下几种保护措施：1)在汽车行驶时，仪表盘上的自
46、动变速器故障警告灯亮起，以提醒驾驶员立即将汽车送至维修厂检修。目前，大部分汽车是以超速挡指示灯“OD OFF”作为自动变速器故障警告灯的，若超速挡指示灯亮起后，按动超速挡开关也不能将它熄灭，即说明电子控制装置出现故障。第88页/共104页2)将检测到的故障内容以故障码的形式储存在电脑的存储器内，只要不拆除汽车蓄电池，被测到的故障码就会一直保存在电脑内，即使是汽车行驶中偶尔出现的一次故障，电脑也会及时地检测到，并记录下来。在维修时，检修人员可以采用一定的方法将储存在电脑内的故障码读出，为查找故障部位提供可靠的依据。3)电脑按设定的失效保护程序控制自动变速器的工作，保持汽车的基本行驶能力，在这种工
47、作状态下，自动变速器的性能或多或少地受到影响。第89页/共104页 传感器出现故障后，电脑所采取的相应的失效保护功能主要有：节气门位置传感器出现故障时，电脑根据怠速开关的状态进行控制，当怠速开关断开时(加速踏板被踩下)，按节气门开度1/2进行控制，同时节气门油压为最大；当怠速开关接通时(加速踏板完全放松)，按节气门处于全闭状态控制，同时节气门油压为最小值。车速传感器出现故障时，电脑不能进行自动换挡控制，此时自动变速器的挡位由变速杆的位置决定，在D位和S(或2)位时固定为超速挡或3挡，在L(或1)位固定为2挡或1挡，或不论变速杆为任何前进挡，都固定为1挡，以保持汽车最基本的行驶能力。许多车型的自
48、动变速器有两个车速传感器，其中一个用于自动变速器换挡控制，另一个为仪表盘上车速表的传感器，这两个传感器都与电脑连接，当用于换挡控制的车速传感器损坏时，电脑可利用车速表传感器的信号来控制换挡。第90页/共104页 输入轴转速传感器出现故障时，电脑停止减转矩控制，换挡冲击有所增大。自动变速器油温度传感器出现故障时，电脑按自动变速器油温度为80进行控制。执行器出现故障后，电脑所采取的相应的失效保护功能主要有：换挡电磁阀出现故障时，不同的电脑有两种不同的失效保护功能。一种是不论有几个换挡电磁阀出现故障，电脑都将停止所有换挡电磁阀的工作，此时自动变速器的挡位将完全由变速杆的位置决定：在D位和S位时被固定
49、为3挡，在L(或1)位时被固定为2挡。另一种是几个电磁阀中有一个故障出现时，电脑控制其他无故障的电磁阀工作，以保证自动变速器仍能自动升挡或降挡，但会失去某些挡位，而且升或降挡规律有所变化，例如可能直接由1挡升至3挡或超速挡。锁止电磁阀出现故障时，电脑停止锁止离合器控制，使油路压力保持最大。第91页/共104页5.3.2阀体的结构与工作原理 电液式控制系统的阀体和液压式控制系统的阀体相似，也是由各种控制阀组成。早期的电液式控制系统阀体中的换挡阀和液力变矩器锁止控制阀的工作是由电脑通过电磁阀来控制，其余控制阀(如主油路调压阀、手控阀、节气门阀、强制降挡阀等)的结构、工作原理与液压式控制系统中的控制
50、阀基本相同。目前新型自动变速器的电液式控制系统的阀体除了换挡阀和液力变矩器锁止控制阀的工作由电脑通过电磁阀来控制之外，还取消了由节气门拉索操纵的节气门阀，而使用由电脑控制的油压调节电磁阀来产生节气门油压，并让主油路调压阀的工作受控于油压调节电磁阀。在此仅介绍这些阀的结构原理，其他各种控制阀的结构原理与前述液控系统各阀的结构原理大致相同，不再一一叙述。第92页/共104页1.主油路调压阀的结构与工作原理 电液式控制系统主油路调压阀的结构和液控系统的主油路调压阀基本相同，也是采用阶梯式滑阀，利用调压弹簧力和主油路油压保持相对平衡的原理。同时，受控于倒挡的外压力，使倒挡时的主油路油压增大，且受控于油